【摘要】：隨著國民經(jīng)濟(jì)和重工業(yè)生產(chǎn)的高速發(fā)展,各種人文電磁干擾日趨嚴(yán)重,在礦集區(qū)開展大地電磁測深面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。為此,將微弱的大地電磁信號從強(qiáng)電磁干擾中精細(xì)提取成為研究熱點(diǎn)。本文將變分模態(tài)分解(Variational Mode Decomposition,VMD)和分形應(yīng)用于大地電磁信噪辨識及分離,主要研究如下:(1)研究了VMD和匹配追蹤算法基本原理,對比分析了VMD與經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解、固有時間尺度分解的處理效果;通過觀測中心頻率、相似度和信噪比,討論了VMD中模態(tài)個數(shù)K的選取及對強(qiáng)干擾的去噪性能,并運(yùn)用匹配追蹤對VMD重構(gòu)信號做二次信噪分離處理。(2)研究了去趨勢波動分析的基本原理,通過求解原始信號的標(biāo)度指數(shù),自適應(yīng)得到了VMD中模態(tài)個數(shù)K的取值,同時估計每個模態(tài)的標(biāo)度指數(shù),討論了選取大于等于0.75的模態(tài)來重構(gòu)大地電磁有用信號。(3)研究了大地電磁信號的分形盒維數(shù)、Higuchi分形維數(shù)、模糊熵和近似熵四種特征參數(shù),定量區(qū)分了大地電磁有用信號和強(qiáng)干擾;將多特征參數(shù)和模糊C均值聚類相結(jié)合進(jìn)行了信噪辨識,并對辨識為強(qiáng)干擾的數(shù)據(jù)運(yùn)用小波軟閾值進(jìn)行去噪。(4)研究了多重分形譜的基本原理,分析了典型大地電磁數(shù)據(jù)多重分形譜的不均勻度、不規(guī)則度特征參數(shù),將其輸入至支持向量機(jī)進(jìn)行訓(xùn)練,生成一個信噪分類數(shù)學(xué)模型,并僅對甄辨為強(qiáng)干擾的數(shù)據(jù)采用匹配追蹤進(jìn)行噪聲壓制。上述方法經(jīng)仿真實(shí)驗(yàn)、EMTF數(shù)值模擬、青海試驗(yàn)點(diǎn)和實(shí)測資料處理,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:所研方法能有針對性地剔除大地電磁時間域序列中的大尺度強(qiáng)干擾,與遠(yuǎn)參考法、VMD整體處理法、小波整體處理法及匹配追蹤整體處理法相比,測點(diǎn)的視電阻率-相位曲線更為光滑、平穩(wěn),較好地改善了低頻段的大地電磁數(shù)據(jù)質(zhì)量。
【圖文】：

碩士學(xué)位論文10,n nMn Mnf R f g g R f 殘差呈指數(shù)衰減， f 可近似表示為：10,n nMnnf R f g g 同原子的去噪效果追蹤利用不同原子類型來構(gòu)造冗余字典，，自適應(yīng)地匹配大地電 2-1 所示為不同原子類型的 MP 去噪效果。

(d) VMD 頻譜圖 2-2 仿真信號分解效果圖從圖 2-2(a)、(b)可知，EMD 得到的 IMF2分量存在明顯的模態(tài)混疊和端點(diǎn)，其結(jié)果已不能表征待分析信號的固有特性；ITD 將待分析信號 f 從頻率高適應(yīng)分解[55]，當(dāng)分解至第二階旋轉(zhuǎn)分量（PR2）時，出現(xiàn)了嚴(yán)重的波形失真階分量已不能表征 f 的時頻分布特性。分析圖 2-2(c)、(d)可知，經(jīng) VMD 分到的模態(tài)分量能很好地表征 f 中 60Hz 的調(diào)幅-調(diào)頻成分及 5Hz 的單頻成分幅值和頻譜也嚴(yán)格對應(yīng) f 中的各分量。相比于上述循環(huán)遞歸篩選模態(tài)方式的，非遞歸式 VMD 方法在數(shù)學(xué)模型和理論基礎(chǔ)上更具穩(wěn)定性，其實(shí)質(zhì)是多個應(yīng)維納濾波器組[56]。由于 VMD 是在受約束的變分框架進(jìn)行頻域的模態(tài)更新此避免了時域中模態(tài)分解的不足，同時提高了信號的分解精度。由此可知
【學(xué)位授予單位】：湖南師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：P631.325

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2 劉文R

本文編號：2672968