基于CEEMD和改进小波阈值法的钢架结构沉降数据去噪方法

在钢架结构安全监测过程中,针对沉降数据易受外界环境噪声干扰的问题,在互补集合经验模态分解(CEEMD)的基础上提出改进小波阈值函数的去噪方法。首先对含噪信号作CEEMD分解,得到各种本征模函数(IMF);之后选取IMF分量使用改进小波阈值去噪;最后重构IMF信息,取得降噪后的信号。仿真结果表明,基于CEEMD和改进小波阈值法的混合方法能够有效滤除信号中的噪声分量,提高沉降数据监测精度。     

VMD-SG-WT去噪法及其在混沌去噪中的应用

为对混沌信号进行降噪,提出基于变分模态分解(VMD)的混合去噪(VMD-SG-WT)方法,首先基于各分量间的最小巴氏距离确定VMD分解模态参数,通过VMD将混沌信号分解成多个本征模态函数(IMFs);然后分别计算各个IMF分量与原始信号间的相关因数,根据相关关系指标确定IMF分量的含噪程度,对有效成分主导的信息分量重构进行Savitzky-Golay平滑滤波,对噪声主导的噪声分量重构进行小波降噪处理;最后利用平滑的信息分量与小波去噪的噪声分量进行重构,得到最终去噪的信号。采用VMD-SG-WT去噪法对Lorenz系统产生的仿真信号和实测的太阳黑子数序列进行降噪处理,并与局部投影去噪法、小波去噪法、经验模态分解(EMD)去噪法和单一VMD去噪法进行对比。结果表明:VMD-SG-WT去噪法能够有效对混沌信号进行降噪,去噪效果相对优于其他去噪方法的去噪效果。     

结合CEEMDAN的改进小波阈值地下水温观测数据去噪方法

提出一种结合自适应噪声完备集合经验模态分解方法(CEEMDAN)的改进小波阈值降噪算法,用于地下水温观测数据的去噪。在利用该方法与传统的去噪方法分别对仿真信号进行降噪后发现,该去噪方法性能更优,并且在对实际采集到的含有噪声及异常突变的地下水温数据进行处理方面,也展现出比传统单一滤波手段更好的效果。     

基于CEEMDAN和小波变换的地震信号随机噪声压制新方法

提出一种结合自适应噪声完备集合经验模态分解（CEEMDAN）和小波变换（WT）的地震信号去噪新方法CEEMDAN-WT。首先利用CEEMDAN将地震信号自适应地分解为若干个固有模态函数（IMF）和余量;然后计算各分量与原始信号的皮尔森相关系数,对处在不同相关系数阈值区间内的分量分别作小波滤波、维持原状及直接剔除等处理,并进行线性重构;最后构建样本熵变化量、互信息、信噪比等指标体系,定量评估去噪效果。模拟实验与实测数据（青海玛多地震）计算结果表明,与EMD、EEMD等方法相比,CEEMDAN-WT方法能有效抑制随机噪声的影响,提高信噪比,并且地震信号的精细化重构效果较好,信号有效成分得到较大保留。     

基于CEEMDAN和小波包多阈值的GNSS高程时间序列去噪方法

为提高GNSS高程时间序列的去噪效果,以仿真信号和拉萨站2000~2020年高程时间序列为例,采用自适应噪声完备集合经验模态分解（complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN）方法将信号分解成若干个特征模态函数（intrinsic mode function,IMF）,对每个IMF分量进行小波包多阈值分解,依据不同节点能量占IMF总能量百分比选择不同的阈值准则,将降噪后的节点重构得到降噪后的IMF分量,进而得到降噪后的时间序列。利用信噪比、均方根误差等指标对比分析本文方法、EMD、CEEMDAN、小波去噪和小波包多阈值去噪等5种方法的去噪效果。结果表明,本文方法效果最优。     

基于CEEMDAN的GNSS变形监测去噪方法

为了提高GNSS变形监测数据去噪的有效性和可靠性,提出一种自适应完备集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise, CEEMDAN)去噪方法。首先将GNSS变形序列经CEEMDAN分解为若干特征模态函数;其次引入排列熵理论确定高低频分界值K,利用小波分析对高频分量进行去噪,去噪后与低频分量重构得到去噪序列;最后通过仿真和实测边坡GNSS变形监测数据,利用信噪比、均方根误差、相关系数等指标对比分析CEEMDAN、EMD和小波去噪方法。结果表明,CEEMDAN方法的去噪效果和精度优于EMD和小波去噪方法,证明了本文所提方法的有效性和可靠性。     

基于HHT的地震信号自动去噪算法

根据希尔伯特-黄模态分解的特点,结合STA/LTA算法自动识别信号模态与噪音模态,提出了基于HHT的模态分解-STA/LTA的地震信号自动去噪算法.该方法不需分析信号的频谱特征,可在时域自动实现信号的高通、低通、带通滤波.对江苏如东海 M s2.9、江苏盐城滨海 M s3.8、江苏句容 M s3.7等地震信号作自动去噪处理,证明了该方法的可行性.     

CEEMD阈值滤波在MEMS陀螺信号消噪中的应用

现阶段的经典模态分解MEMS陀螺消噪是一种易造成信号失真缺陷的强制消噪算法。针对该问题,在由本征模态函数样本熵和相似度参数线性组合确定复合指标的基础上,提出基于复合指标筛选本征模态函数的互补集合经验模态分解的阈值滤波降噪算法,根据信号的随机噪声特征参数确定阈值,并对筛选后的本征模态函数进行处理。仿真和实例分析结果表明,该算法的消噪效果较强制消噪滤波有较大提高,使MEMS陀螺信号的零偏不稳定性下降了76.4%,速率斜坡下降了62.3%,均方根误差下降了67.5%,同时能够提高MEMS-IMU在行人导航中的定位精度。     

土的天然密度对地表地震动参数的影响

选择3种不同强度的人造地震动加速度时程作为基岩地震动输入,采用一维土层频域等效线性化波动方法进行土层地震反应分析,研究两种不同土性的土层剖面,在一定范围内土的天然密度变化对场地地表地震动参数的影响,分析了峰值加速度和反应谱特征周期的变化趋势。结果表明,地表峰值加速度与土层的天然密度存在负相关关系,土体的天然密度增大,地震动峰值加速度逐渐减小。地表加速度反应谱特征周期与土体密度的变化相关关系不明显。     

基于完备经验模态分解自相关消噪技术的GNSS高精度动态变形监测研究

为了更好地消除混杂在变形序列中的噪声,利用完备经验模态分解（CEEMD）将形变信号自适应分解为不同尺度的振动模态。针对分解分量中信号和噪声区分标准不唯一的问题,构造一种CEEMD与自相关分析相结合的去噪算法,实现有效信号和随机信号的分离。将该算法应用在仿真实验和GNSS变形监测实测数据处理中,并与传统的小波去噪方法进行比较。结果表明,该算法避免了小波基选择带来的影响。     

一种引入Hurst指数的MEMS陀螺仪去噪模型

针对MEMS陀螺仪随机漂移产生的误差,提出一种引入Hurst指数的自适应噪声完备集成经验模态分解(CEEMDAN)与自适应卡尔曼滤波(AKF)相结合的去噪模型。首先,通过CEEMDAN对陀螺仪原始信号进行分解,得到一系列频率由高到低的本征模态函数(IMF)和一个残差余量;然后,提出Hurst指数模态筛选机制,将IMF分量划分为噪声IMF、混合IMF和信息IMF;最后,使用自适应卡尔曼滤波器对混合模态分量进行滤波并重构信号。结果表明,CEEMDAN较EMD和EEMD具有更高的分解精度;使用AKF处理混合模态,通过Hurst指数筛选机制重构信号的信噪比相较于排列熵和相关系数法分别提升约12%、36%;使用Hurst指数筛选机制,AKF处理混合模态后重构信号的RMSE较小波阈值滤波降低约23%。     

基于强震记录的唐山5.1级地震强地面运动特征及局部场地效应分析

利用京津冀地区214个强震台捕获的2020-07-12唐山市古冶区5.1级地震加速度波形记录,统计分析记录数量随震中距变化的特征,绘制峰值加速度等值线图。将近场6个土层台记录的线弹性反应谱与我国抗震设防反应谱进行比较,采用传统谱比法分析近场局部土层对地震动的放大作用。将观测的谱加速度与国内常用的几种地震动预测模型进行对比,计算其归一化残差,研究中、远场局部场地条件对地震动幅度和主要作用周期的影响,给出各周期谱加速度的空间展布,并结合场地环境分析中场地震动被显著放大的原因。     

基于SSA的GPS坐标序列去噪及季节信号提取

基于SSA技术对GPS时序的去噪及季节信号分离进行研究。通过对模拟数据及GPS实测数据的分析,并与经验模式分解EMD（empirical mode decomposition）和小波分析方法进行对比,结果表明,SSA、EMD和小波分析均是有效的去噪方法,但SSA去噪性能更优越,且能更有效和稳定地从GPS时序中提取周期项信号。     

基于CEEMD的GPS多路径改正模型研究

利用总体完备经验模态分解从X、Y、Z三坐标分量残差中分离并提取多路径信息，形成多路径改正模型,对第二天坐标序列进行改正，并与经验模态分解及移动平均去噪法进行对比。结果表明，利用总体完备经验模态分解可以有效地从坐标残差中提取多路径误差，且经改正后的坐标序列RMS明显小于改正前，说明在一定程度上削弱了多路径误差影响，且处理效果优于移动平均去噪法及经验模态分解法。     

青海门源6.4级地震兰新高铁沿线强震数据分析

基于2016-01-21青海门源6.4级地震,通过分析高铁沿线台站强震数据的峰值加速度、峰值速度和仪器烈度值表明,将实时仪器烈度值作为高铁地震监控系统的报警参数受场地条件影响较小。利用沿线台站近高铁和远高铁监测点的谱比值来解释局部复杂场地条件对峰值加速度的影响,通过比较台站计算与设计的反应谱来预测高铁地震台站附近的桥梁震害情况。     

一种去除地震背景噪音的新方法

结合希尔伯特-黄变换方法,根据信号背景噪音时间延续性假设,提出了一种自适应地震信号去噪算法。利用该算法实现了台站地震监测信号的去噪分析。分析表明：1）该去噪算法能根据背景信号特性有效去除信号的低频干扰;2）该算法可自适应完成信号分解去噪,计算效率高,无时间分辨率和频率分辨率问题;3）该算法处理高频干扰存在缺陷,有待进一步完善。     

顾及GNSS坐标时间序列中季节信号的CEEMD降噪方法

针对互补集合经验模态分解（complementary ensemble empirical mode decomposition,CEEMD）在GNSS坐标时间序列降噪过程中需要选取筛选准则的问题,提出一种顾及GNSS坐标时间序列中季节信号的CEEMD降噪方法。首先利用CEEMD方法对GNSS坐标时间序列进行分解,然后计算各本征模态函数（intrinsic mode function,IMF）的平均周期,将平均周期低于120 d的IMF分量作为噪声分量扣除,并重构剩余分量为信号分量。利用该方法对中国大陆227个GNSS垂向坐标时间序列进行降噪,并与以连续均方误差和相关系数为筛选准则的CEEMD降噪方法的结果进行对比。结果表明,本文方法未出现过度降噪,而其他2种方法均导致部分测站的季节信号被扣除;在未过度降噪站点,本文方法GNSS坐标时间序列的RMS、幂律噪声和速度不确定度的平均改正率分别为19.13%、88.29%和86.46%,优于其他2种方法。     

二氧化碳爆破致裂建造增强型地热系统热储层工艺探讨

人工建造热储层是干热岩热能开发的关键技术,二氧化碳爆破致裂具有爆破压力大、爆破压力可控、作业 时间短、造缝均匀、经济环保等优势,可用于建造增强型地热系统(EGS)热储层.分别从爆破压力、爆破过程、裂 缝形态以及对岩体和环境的影响方面,探讨了二氧化碳爆破用于储层建造的可行性;并对二氧化碳致裂器的结构 进行了改进,使其适应 EGS热储层高温、大井深环境;提出了二氧化碳爆破与水力压裂相结合的分层分段致裂 EGS热储层新工艺,即分层钻进注入井水平井段与生产井水平井段并使两者处于同一垂面,在各水平井段先进行 二氧化碳爆破制造均匀裂缝,再使用水力压裂沿裂缝扩展贯通形成规模裂隙.该工艺可为建造 EGS热储层、商 业化开发干热岩提供参考.      

基于集合经验模态分解的河北唐山井同震响应特征

集合经验模态分解(EEMD)能够客观真实地从非线性、非平稳信号中提取有用信息,地震观测井的井水位表征的波形信号也是典型的非线性、非平稳信号,因此,集合经验模态分解在获取井水位同震响应信息方面具有重要的应用潜力。通过观测河北唐山井2016～2023年多次井水位同震响应,研究集合经验模态分解对井水位分析处理的优缺点,识别唐山井对远震、近震的井水位同震响应特征,应用地震能量密度经验公式推测唐山井记震能力。结果表明：唐山井水位观测数据秒值在经过集合经验模态分解后,对合适的高频分量进行重构可以压制噪声干扰,有利于观察井水位同震响应特征;对于远场大震引起的振荡型同震响应可以客观真实地进行识别和提取;对于近场地震引起的脉冲型和阶变型同震响应,需结合原始数据进行研究;井水位观测数据秒值有利于揭示区域应力场的变化,因观测数据秒值记震精度提高,唐山井能够记录到地震能量密度为1.77×10^-7J·m^-3的地震,观测井对不同方位地震的敏感度可用于研究其所在断裂带的裂隙走向。对于超过一定距离的远场地震,井-含水层系统能够记录到的井水位同震响应频率可在一定的范围内估算观...     

小波分解与EMD在变形监测应用中的比较

为分析经验模式分解(Empirical Mode Decomposition, EMD)在GPS动态变形监测应用中的可行性和有效性,利用模拟数据和振动台的GPS实测数据分析比较了EMD和小波分析在信号去噪和多尺度分解上的能力.结果表明:EMD和小波均能较准确地提取结构振动信息,但当噪声较大时小波去噪和多尺度分解稳定性略优于EMD,而EMD则基于数据本身具有自适应性,不受小波基选择和分解层数的影响.