一种新的固体潮观测数据特征量提取方法

将经验模态分解方法应用于固体潮观测数据的处理,通过对模态分量从频域上以及从固体潮调和分析结果上与原始观测数据进行对比证明：经验模态分解可以将固体潮观测数据完整地分离成5种特征量：潮汐观测高频信号、半日波信号、周日波信号、潮汐观测低频信号和观测数据的长趋势变化。     

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。     

基于经验模态分解与神经网络的信号预测

利用经验模态分解在处理非线性、非平稳信号以及人工神经网络可以较好地处理非线性问题的优点,通过经验模态分解把加入噪声的仿真信号分解成几个本征模态函数分量和一个趋势项,在分解过程中采用两种方法处理端点效应问题,结果表明两种方法都能很好的解决端点问题,然后对每个分量分别运用径向基函数神经网络进行预测,并重构出最后的预测结果。与不经EMD处理直接运用神经网络进行预测及真实数据进行对比,结果表明,相对于直接预测,该方法具有更好的预测效果。     

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...     

长基线时间序列季节项提取和重构方法分析

运用经验模态分解（EMD）、集合经验模态分解（EEMD）和完备总体经验模态分解（CEEMD）3种方法对原始基线时间序列进行分解,得到各自时间序列的本征函数模态分量（IMF）、相关系数及周期性强度,进而确定其季节项分量,同时通过比较季节项和原始基线时间序列的叠加功率谱图优选分解方法。结果表明,CEEMD方法对基线时间序列季节项提取和重构效果最佳。     

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。     

与地震有关的水文及地球化学变化

简要回顾了几十年来对地震发生前、地震过程中和震后地下流体和地球化学变化的研究和成果，这些研究一般都是以探索地震预报可能性为目的的。论述了与地震有关的地下水文及地球化学变化的机理，这些地下流体(包括地下水和气体诸如氢、氧和惰性气体)的起源和迁移流动现象以及详细介绍了早期和近代对有关地震的地下流体和地球化学变化的观测成果。同时指出了对地下流体和地球化学作为地震前兆来观测研究的困难所在以及为了克服这些困难而应该采取的地震前兆观测研究的方向，例如多种手段和多种原理方法，开发有效的地球物理和地球化学模型以及适当的数据分析统计方法等。     

SSA-VMD与小波分解结合的GNSS坐标时序降噪方法

利用麻雀搜索算法(sparrow search algorithm, SSA)优化变分模态分解(VMD),然后结合小波分解(WD),提出一种GNSS坐标时间序列降噪方法IVMD-WD。利用仿真信号和10个基准站的实测数据进行GNSS坐标时间序列降噪实验。结果表明,IVMD-WD方法的降噪效果优于经验模态分解(EMD)、集合经验模态分解(EEMD)和WD,能够更加有效地剔除GNSS坐标时间序列中的噪声。     

VP型倾斜仪自动信号判别与调零实现

基于VP型垂直摆倾斜仪的观测原理及数据存储模式,应用经验模态分解(EMD)、STA/LTA能量比及最小二乘拟合联合算法,通过C++与MATLAB编程,优化了倾斜仪的自动化观测,实现了异常信号自动判别与自动调零,提高了数据获取与应用质量,并通过实例验证了该方法的有效性。     

地壳形变与地下水相互作用及"双力源"前兆观点

依据北京大灰厂台地质构造及30多年的观测资料,建立水文地质力学模型,系统地研究了地下水与地壳形变的相互作用及关系。研究表明,断层活动受构造应力和降雨、地下水产生的流体力共同作用;断层受力方式的改变对地壳形变、地下水位及相互关系产生影响并使观测曲线形态发生变化;地壳形变与地下水位前兆异常是在地震孕育构造应力和降雨、地下水引起的流体力共同作用下产生的非周期性变化。据此提出地震前兆异常的“双力源”观点,震源体膨胀(扩容)产生变形并引起地下流体异常,地下流体异常产生流体力,流体力影响地震孕育、发展和前兆的产生;地震前兆的产生是“双力源”即构造应力和流体力联合作用的结果;构造应力的作用是第一位的,地下流体力则是附加的、调制性的,只有那些能与地震孕育构造应力增强过程产生力学耦合的地下流体力才能调制与诱发出地震前兆异常并促使地震发生。     

一种削弱信噪混叠的EMD降噪方法

针对经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)降噪过程中存在信号与噪声模态混叠及直接将分界本征模态函数(intrinsic mode function,IMF)分量归入高频噪声造成真实信号被“湮没”等问题,提出一种改进的EMD降噪方法。该方法将经EMD得到的第2个IMF分量至分界IMF分量进行重构,对重构信号进行下一次EMD,获取其中的“真实”信号,多次重复此操作,最后将所有获得的低频信号累加,从而达到降噪的目的。利用2种模拟数据和1种GPS实测高程数据进行实验,模拟数据与实测数据采用不同的评价指标评价降噪效果,结果表明,改进的EMD方法较传统EMD方法降噪效果更佳,验证了该方法的可靠性。     

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HHT-EEMD用于IGS站高程时间序列分析

利用经验模态分解（EMD）和整体经验模态分解（EEMD）方法，将BJFS站2000~2015年高程时间序列进行分解，发现其不仅存在1 a、0.5 a、0.25 a、2个月、1个月以及长周期等周期项，还存在以往方法很难探测出来的近似2 a周期信号。与EMD分解结果对比，整体经验模态分解可以明显减弱模式混叠现象。对各分量进行Hilbert 变换（HHT），得到时间-频率-能量的Hilbert 频谱图。结果表明，年周期和2 a周期变化是高程运动的主要贡献项。利用小波变换方法对比验证EEMD的分解结果表明，与小波分析相比，EEMD重构信号与高程序列差异的RMS更小，证明了HHT-EEMD方法在数据资料分析过程中的有效性。对环境负载及GRACE负载造成的测站位移进行功率谱分析得出，环境负载确实会造成IGS站高程时间序列的1 a、0.5 a以及季节性运动，GRACE负载还验证了2 a信号的存在。     

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基于EMD和小波的GPS/BDS变形监测中的多路径误差削弱方法

针对GPS/BDS实时监测坐标序列中多路径误差的周日重复特性和高频随机噪声,分别采用EMD以及EMD与小波阈值去噪相结合的方法对现有坐标序列构建多路径时序模型,并通过恒星日滤波削弱后续坐标序列中具有强相关性的多路径误差。实测数据的处理结果表明,EMD可以很好地去除GPS/BDS实时监测序列中的高频随机噪声并削弱多路径误差的影响,提高实时监测精度50%左右,EMD和小波组合方法较单EMD效果稍好。     

大桥几何监测数据去噪方法研究

提出并优化了EMD小波组合去噪法对大桥监测结果进行去噪的过程,并与EMD去噪法、小波阈值去噪法进行比较。结果表明,优化的EMD小波去噪法是一种高效的大桥动态监测信号去噪方法,去噪效果最好。     

EMD用于GPS时间序列降噪分析

针对GPS位置时间序列噪声成分复杂、建模困难、噪声与信号难以有效分离等特点,用自适应信号分析方法经验模态分解（EMD）对中国区域9个IGS站时间序列的N、E、U方向作降噪处理。首先对各方向分量作EMD分解,获取各方向噪声强度依次降低的一系列本征模态分量及其趋势项;其次利用相关系数辨别出噪声与信号的分界本征模态分量,并按重构方法重构各本征模态分量;最后用相关系数、信噪比、能量百分比等参数评价EMD方法降噪的有效性。结果表明,EMD方法能合理地分离序列中的信号与噪声,有效削弱噪声对GPS位置时间序列的影响,进一步提高GPS位置时间序列的精度。     

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%。     

基于经验小波变换的GNSS多路径误差改正

多路径误差是影响GNSS测量精度的主要因素及误差改正难点。将经验小波变换(EWT)算法在分解复杂信号上的优势与GNSS多路径误差的周日重复特性相结合,提出基于EWT的多路径误差提取及改正新方法。将能量熵与相关系数相结合来定义筛选系数,并将其变化显著的点作为含噪分量及信息分量的分界点;通过对含噪分量进行去噪并与信息分量重构的方式建立基于EWT的去噪新方法。模拟和实测数据实验表明,EWT能较好地提取及改正GNSS多路径误差,并且其效果显著优于EMD及小波分析方法。     

GPS高程时间序列降噪分析的改进EMD方法

针对经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)降噪过程中不能直接确定分界本征模态函数(intrinsic mode function,IMF)的K值,以及当高频噪声IMF分量个数少于低频IMF分量个数时,利用低频信号重构实现降噪的计算量较大等问题,提出一种新的EMD降噪方法。采用平均周期与能量密度乘积指标的方法来自动确定分界IMF的K值,将高频噪声IMF分量进行重构,然后用原始信号减去重构噪声,从而达到降噪的目的。利用模拟数据和BJFS站的实测GPS高程时间序列数据进行验证。实验结果表明,该方法能够直接确定分界IMF的K值,降低计算量,在GPS高程时间序列降噪中较传统EMD方法更可靠。