重力信号的小波变换与经验模态分解级联滤波方法-东南大学学报.PDFVIP

第３９卷第５期 东南大学学报（自然科 学版 ） Ｖｏｌ．３９ Ｎｏ．５ 　 ２００９年９月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＯＵＴＨＥＡＳＴＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ） 　 Ｓｅｐｔ．２００９ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－０５０５．２００９．０５．０１４ 重力信号的小波变换与经验模态分解级联滤波方法 陆泽橼　　蔡体菁 （东南大学仪器科学与工程学院，南京２１００９６） 摘要：针对动基座重力测量，提出了处理重力信号的小波变换与经验模态分解级联方法．该方法 采用ＤＢ４小波函数的强制阈值小波变换作为前端滤波器，将原始信号分解为１２层，提取第７层 作为中间结果，运用经验模态分解方法用作第二级滤波器，将输入分解为８个模态，提取残余分 量和最大尺度的逼近模态作为级联滤波结果．对静态重力数据进行概率密度分析，给出了重力的 统计特性以及测量结果的可信度．级联滤波结果与某航空重力系统处理结果对比表明：级联滤波 方法能够在强噪声中提取出微弱的重力信号，并且由于引入前端滤波器减少了级联滤波器整体 计算量，提高了重力测量的空间分辨率． 关键词：重力信号；小波变换；经验模态分解；级联滤波 中图分类号：Ｕ６６６１　　文献标志码：Ａ　　文章编号：１００１－０５０５（２００９）０５０９３７０４ Ｇｒａｖｉｔｙｓｉｇｎａｌｔｒａｎｓｆｏｒｍｍｅｔｈｏｄｕｓｉｎｇｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍｃａｓｃａｄｅｄ ｗｉｔｈｅｍｐｉｒｉｃａｌｍｏｄｅｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ＬｕＺｅｙｕａｎ　　ＣａｉＴｉｊｉｎｇ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｃａｓｃａｄｅｄｆｉｌｔｅｒｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍａｎｄｅｍｐｉｒｉｃａｌｍｏｄｅｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄｆｏｒｇｒａｖｉｔｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｎｔｈｅｍｏｖｉｎｇｂａｓｅ．Ｔｈｅｃａｓｃａｄｅｄｆｉｌｔｅｒｕｓｅｓｃｏｍｐｕｌｓｏｒｙｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｎｏｉｓｅｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍｗｉｔｈＤａｕｂｅｃｈｉｅｓ４ｗａｖｅｌｅｔｆｕｎｃｔｉｏｎａｓｆｒｏｎｔｅｎｄｆｉｌｔｅｒ．Ｒａｗｓｉｇｎａｌ ｉｓｄｅｃｏｍｐｏｓｅｄｉｎｔｏ１２ｌａｙｅｒｓ．Ｔｈｅ７ｔｈｌａｙｅｒｉｓｔａｋｅｎａｓｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｒｅｓｕｌｔ．Ｅｍｐｉｒｉｃａｌｍｏｄｅｄｅｃｏｍｐｏ ｓｉｔｉｏｎｉｓｔａｋｅｎａｓｔｈｅｓｅｃｏｎｄｆｉｌｔｅｒ．Ｉｎｐｕｔｉｓｄｅｃｏｍｐｏｓｅｄｉｎｔｏ８ｍｏｄｅｓ，Ｔｈｅｌａｓｔｏｎｅｉｓｔａｋｅｎａｓｃａｓｃａ ｄｅｄｆｉｌｔｅｒｒｅｓｕｌｔ．Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｄｅｎｓｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｓａｎａｌｙｚｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｆｉｌｔｅｒｅｄｓｔａｔｉｃｇｒａｖｉｔｙｓｉｇｎａｌ． Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｇｒａｖｉｔｙｓｉｇｎａｌａｒｅｇｉｖｅｎ，ａｎｄｔｈｅｃｒｅｄｅｎｃｅｏｆｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｉｓｅ ｖａｌｕａｔｅｄ．Ｔｈｅｃａｓｃａｄｅｄｆｉｌｔｅｒｓｒｅｓｕｌｔｉｓｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｒｅｓｕｌｔｆｒｏｍｓｏｍｅａｉｒｂｏｒｎｅｇｒａｖｉｔｙｍｅａｓｕｒｅ ｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｃａｎｅｘｔｒａｃｔｗｅａｋｇｒａｖｉｔｙｓｉｇｎａｌｆｒｏｍｎｏｉｓｙｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ．Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｃｏｓｔ ｉｓｓａｖｅｄｗｉｔｈｆｒｏｎｔｅｎｄｆｉｌｔｅｒ．Ｔｈｅｃａｓｃａｄｅｄｆｉｌｔｅｒｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆｇｒａｖｉｔｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇｒａｖｉｔｙｓｉｇｎａｌ；ｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍ；ｅｍｐｉｒｉｃａｌｍｏｄｅｄｅｃｏｍｐｏｓ