基于变分模态分解和分形的大地电磁信噪辨识及分离研究

论文摘要

随着国民经济和重工业生产的高速发展,各种人文电磁干扰日趋严重,在矿集区开展大地电磁测深面临严峻挑战。为此,将微弱的大地电磁信号从强电磁干扰中精细提取成为研究热点。本文将变分模态分解（Variational Mode Decomposition,VMD）和分形应用于大地电磁信噪辨识及分离,主要研究如下:（1）研究了VMD和匹配追踪算法基本原理,对比分析了VMD与经验模态分解、固有时间尺度分解的处理效果;通过观测中心频率、相似度和信噪比,讨论了VMD中模态个数K的选取及对强干扰的去噪性能,并运用匹配追踪对VMD重构信号做二次信噪分离处理。（2）研究了去趋势波动分析的基本原理,通过求解原始信号的标度指数,自适应得到了VMD中模态个数K的取值,同时估计每个模态的标度指数,讨论了选取大于等于0.75的模态来重构大地电磁有用信号。（3）研究了大地电磁信号的分形盒维数、Higuchi分形维数、模糊熵和近似熵四种特征参数,定量区分了大地电磁有用信号和强干扰;将多特征参数和模糊C均值聚类相结合进行了信噪辨识,并对辨识为强干扰的数据运用小波软阈值进行去噪。（4）研究了多重分形谱的基本原理,分析了典型大地电磁数据多重分形谱的不均匀度、不规则度特征参数,将其输入至支持向量机进行训练,生成一个信噪分类数学模型,并仅对甄辨为强干扰的数据采用匹配追踪进行噪声压制。上述方法经仿真实验、EMTF数值模拟、青海试验点和实测资料处理,实验结果表明:所研方法能有针对性地剔除大地电磁时间域序列中的大尺度强干扰,与远参考法、VMD整体处理法、小波整体处理法及匹配追踪整体处理法相比,测点的视电阻率-相位曲线更为光滑、平稳,较好地改善了低频段的大地电磁数据质量。

论文目录

摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1.1 研究目的与意义

1.2 研究现状及面临的问题

1.3 本文研究内容及结构

第二章基于VMD和MP的大地电磁噪声压制

2.1 变分模态分解

2.2 匹配追踪

2.2.1 算法原理

2.2.2 不同原子的去噪效果

2.3 模拟实验分析

2.3.1 模拟信号VMD分解

2.3.2 有效模态选取

2.3.3 二次信噪分离

2.3.4 EMTF仿真分析

2.4 实测资料处理

2.4.1 时间域分析

2.4.2 实测点分析

2.5 本章小结

第三章基于VMD和DFA的大地电磁数据处理

3.1 去趋势波动分析

3.2 模拟实验分析

3.2.1 算法流程

3.2.2 仿真分析

3.3 实测资料处理

3.3.1 实测数据分析

3.3.2 实测点分析

3.4 本章小结

第四章基于分形-熵和聚类的大地电磁信噪辨识及分离

4.1 分形-熵特征参数

4.1.1 分形盒维数

4.1.2 Higuchi分形维数

4.1.3 模糊熵

4.1.4 近似熵

4.2 模糊C均值聚类

4.3 仿真分析

4.3.1 算法流程

4.3.2 FCM聚类分析

4.3.3 模拟信号分析

4.4 实测资料处理

4.4.1 实测数据分析

4.4.2 实测点分析

4.5 本章小结

第五章基于多重分形谱和MP的大地电磁资料处理

5.1 多重分形谱

5.2 支持向量机

5.3 仿真实验分析

5.3.1 算法流程

5.3.2 多重分形谱特征分析

5.3.3 支持向量机分类效果

5.3.4 EMTF数值模拟

5.4 实测资料处理

5.4.1 实测数据分析

5.4.2 实测点分析

5.5 本章小结

第六章总结与展望

6.1 主要研究成果

6.2 主要创新点

6.3 进一步的研究和建议

参考文献

致谢

附录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张贤

导师: 李晋

关键词: 大地电磁,变分模态分解,分形,信噪辨识,信噪分离

来源: 湖南师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 地质学,地球物理学,矿业工程

单位: 湖南师范大学

基金: 国家自然科学基金(41404111),湖南省自然科学基金(2015JJ3088,2018JJ2258)

分类号: P631.325

总页数: 90

文件大小: 17949K

下载量: 84

基于变分模态分解和分形的大地电磁信噪辨识及分离研究

论文摘要

论文目录

文章来源

相关论文文献

猜你喜欢