基于参考台的盲源分离法在抑制地磁场近场噪音中的应用研究

随着城市建设的不断发展,地磁场观测受到的人文干扰越来越严重.汽车、地铁、高铁等产生的近场噪音造成了地磁脉动等空间场源信号难以被精确观测,严重影响了地磁观测资料的实际使用价值.因此抑制这些近场噪音、提取空间场源信号具有科学意义和应用价值.本研究将远场参考法和盲源信号分离法相结合,提出了一种能有效分离空间场源信号和近场噪音的方法.首先,基于仿真分析,我们准确分离了不同特征的源信号,阐明了此方法的有效性.然后,我们将该方法应用于日本千叶地区受电车干扰较为严重的实际磁场观测数据,并选用数据质量较高的KAK国际基准台作为远场参考,实现了地磁脉动和电车干扰信号的分离,并在此基础上对观测台站的近场噪音进行了抑制.这些结果表明基于参考台的盲源信号分离法在抑制近场噪音、提取地磁场信号中是有效的,可能在电磁法勘探中具有潜在的应用价值.     

泾阳台数字地磁信号的干扰分析及去噪处理

地磁观测易受外界环境干扰影响,有时干扰甚至能大过真实的地磁信号本身。针对泾阳台数字地磁观测存在的脉冲和毛刺等干扰,采用小波变换的模极大值法进行了降噪处理,结果显示处理后的信号保留了地磁信号特征,提高了地磁信号信噪比,表明小波方法抑制干扰效果明显。     

金属矿井下环境对GPR测试的干扰因素分析

探地雷达技术（GPR）在地下金属矿中应用日益广泛,然而复杂的井下环境时常影响雷达的测试效果.鉴别、分析各种干扰因素,有利于消除和抑制环境噪音在雷达中产生测试伪信号.本文结合作者在地下金属矿中的测试经验,探讨了GPR在金属矿井下测试过程中遇到的几种常见的干扰因素,分析其在雷达图象中呈现基本特征,并提出相应的处理措施与方法.     

地震信号内插与噪音剔除（二）

本文是文献[1]的续篇。前文已介绍一维情况下的信号内插的最佳内插算子,提出了一种可以在空间域较彻底地剔除干扰波的检噪算子。本文将其推广到二维情况,讨论二维F-K域中的信号内插及噪音剔除技术。二维噪音剔除可以在信噪比很低的记录上分离出信号来。通过试验说明,噪音剔除比常规的二维滤波好。     

数学形态滤波在地磁数据干扰抑制中的应用

针对地磁观测信号容易受仪器噪声和脉冲噪声等干扰,提出一种根据干扰特征对地磁信号进行数学形态滤波的新方法.通过谐波拟合地磁日变形态信号中添加随机噪声和瞬态脉冲噪声,模拟抑制含有这类干扰的地磁信号.通过数值模拟,验证了数学形态滤波具有抑制脉冲干扰地磁信号噪声,降低仪器噪声干扰,保留地磁信号特征,提高地磁信号信噪比等良好的特...     

时频分析方法及在地震波谱研究中的应用

地震波是一种非平稳信号,傅立叶分析已不适合。时频分析能对非平稳信号进行分析,并给出地震波信号能量的时间-频率分布。但是在时频分析时,存在交叉干扰项,会带来一些错误的信息。本文讨论了波恩-约旦(Born-Jordan)时频分布、乔伊-威廉斯(Choi-Williams)时频分布、赵-阿特拉斯-马克斯(Zhao-Atlas-Marks)时频分布3者之间抑制和消除交叉干扰项的特点,认为赵-阿特拉斯-马克斯(Zhao-Atlas-Marks)时频分布抑制交叉干扰项的效果和时频聚集性更好,更适合于分析地震波。     

基于线性矩阵不等式(LMI)的建筑结构抗震H∞控制

本文从H∞干扰抑制理论出发，基于线性矩阵不等式设计了建筑结构在地震作用下的状态反馈最优H∞控制器及r∞次优H∞控制器。分析了评价指标对地震的抑制效果及其意义。控制器的设计不需要考虑外界干扰输入信号，而且算法简单，在线时间短。通过算例分析证实了这种控制器能够有效抑制地震干扰。     

空间高密度单点地震采集数据数字组合去噪研究

以往采集为压制规则干扰,突出有效信号,野外通常根据需要采用不同的检波器组合,但直接组合会对有效信号造成不可逆转的伤害.随地震仪采集设备的发展与带道能力增强,单点激发与接收采集模式已经逐步开始推广应用,数字采集采取的单道接收能够实现对地震波场的充分采样,同时能够真实反映地震波场的物理特性,可为地震数据后期组合处理提供更大的灵活性,可根据干扰波特征在室内进行道组合处理,包括叠前组合压噪等.本文从组合压制噪音的原理入手,结合正演数据分析和实际地震数据处理效果的对比,分析了室内组合与野外组合的差别与优缺点,并以实际地震数据对不同组合方式的效果进行了验证,本文所提出的智能数字组合对于线性相干噪音具有更好压制效果,可有效地消除规则干扰和其它噪音,提高动态范围和数据保真度.     

在随机噪音背景下地震反射信号的增强

提高地震资料的信噪比，增强反射波同相轴连续性是地震勘探的基本问题之一。本文针对因存在噪音和信号比较弱，致使正常时差（NMO）校正加方法难以奏效的问题，提出提高信噪比和增强反射信号同相轴连续性的共反射面元（CRS）迭加方法，该方法将来自菲涅尔带的信息经校正迭加在一起，计算结果表明，该方法能有效提高信噪比，增强反射信号同相同的连续性。     

地震数据采集系统应用中的抗干扰技术

讨论了地震台站数据采集系统中存在的主要电磁干扰类型，以及抑制干扰的具体措施和方法。论述了信号通道、滤波器使用和浮置技术措施以及接地技术在抗干扰中的重要作用及应用效果。     

时频域相位滤波在远震接收函数噪声压制中的应用

宽频带地震观测数据中有效信号和干扰噪声经常发生混频效应,常规的频率域滤波方法很难将二者分离.地震波信号属于时变非平稳信号,时频分析方法能够同时得到地震波信号随着时间和频率变化的振幅和相位特征,S变换是其中较为高效的时频分析工具之一.本文以S变换为例,提出了基于相位叠加的时频域相位滤波方法.与传统叠加方法相比,相位叠加方法对强振幅不敏感,对波形一致性相当敏感,更加利于有效弱信号信息的检测.时频域相位滤波方法滤除与有效信号不相干的背景噪声,保留了相位一致的有效信号成分,显著提高了信噪比.运用理论合成的远震接收函数数据和实际的宽频带地震观测数据检验结果显示该方法较传统的带通滤波方法相比,即使在信噪较低且混频严重条件下,时频域相位滤波方法的滤波效果依然很明显,有助于识别能量较弱的有效信号.     

时频方向谱分析在海洋电磁数据处理中的应用

海底采集到的电磁数据按照其主要包含的信息及研究目的大致可分为海洋可控源电磁场(CSEM)信号、天然场源大地电磁场(MT)信号、海洋环境电磁场信号以及其他随机干扰信号.常常通过计算功率谱密度、时频分析和极化分析的方法研究海洋电磁场特征.本文介绍一种新方法——时频方向谱分析法及其在实测海洋电磁数据处理中的应用,该方法能够在一定的时间-频率尺度上有效分辨场源信号的运动方向.对于海洋CSEM数据,利用该方法可以估算发射源的运动方向,进而在发射源或采集站方位信息缺失情况下,实现海洋CSEM数据的旋转电性轴处理.对于海洋电磁数据,利用该方法可以详细分析海水运动感应电磁场的信号特征.     

基于Curvelet变换的地震资料信噪分离技术

在地震资料中,噪声干扰严重影响了有效信号的提取,为此必须进行信噪分离处理.本文提出一种基于Curvelet变换和KL变换相结合的软硬阈值折衷处理方法.首先对地震数据进行Curvelet变换,然后对各尺度系数选取适当阈值压制噪声干扰,再利用KL变换提取数据中的相干有效信号,最后重构得到去噪后的记录.经合成记录和实际地震资料处理实验证明,该方法与小波变换法相比较,更能有效进行信噪分离,提高地震剖面信噪比和分辨率.     

基于同步大地电磁时间序列依赖关系的噪声处理

本文从信号与系统的角度讨论了同步大地电磁时间序列信号之间的依赖关系,选取高信噪比的时间序列信号作为先验数据,用最小二乘法估算依赖关系;结合参考道的数据,合成本地道含噪声时段的数据,最后用合成数据替代噪声段数据,组成新数据,从而在时域中去除大地电磁噪声.西藏地区高信噪比实测数据的试算结果表明,无论电场还是磁场,信号之间的依赖关系是相对稳定的,只与先验数据的长度有关,与时间无关;虽然不同参考点之间的依赖关系不同,但都可以精确合成本地点数据,与参考点地下电性结构和参考距离无关.仿真实验显示,去噪后的信号与原始信号基本一致.实测数据处理结果表明,该方法可以有效去除强噪声干扰,抑制中高频段的近场源效应,同时保留了微弱的有效信号,保证了处理结果的正确性.最后针对方差比方法无法识别的方波噪声,提出了一种简单的平移方法,成功去除了持续时间大于窗口长度的方波噪声;将该方法与远参考技术结合,可以有效抑制近场源噪声干扰,获得光滑连续并且可信的测深资料.     

钻柱振动倒谱分析及其钻头源信号提取方法研究

随钻地震参考信号处理的关键是从众多噪音成分中提取较弱的钻头源信号.钻头随机激励源信号由于其频率范围宽,持续时间短,易受钻柱和其他机器噪音的影响.倒谱分析方法是一种非线性滤波技术,该技术不但可以将时域卷积信号转变为倒时域信号的相加,而且通过窗函数的选择,还可消除结构混响,提取源信号.本文根据钻柱模拟实验数据,利用了倒谱滤波技术进行瞬态源信号的提取,并用该方法进行SWD参考信号的处理,从而达到钻头源信号强化的目的.     

地震信号内插与噪音剔除（一）

信号内插与噪音剔除是相互有着有机联系的两个方面。首先讨论地震信号的内插方法,提出了一种“最佳内插算子”,从而导出了另一种“检噪算子”,它可以有效地把干扰波从记录中识别出来,并将其“剔除”出去。进而讨论空间域数据的内插问题--道内插问题。在一定的条件下,空间域数据内插与时间域内插是完全等效的,因此道内插也可以采用与时间域相同的“最佳内插算子”。地震记录上的干扰波其绝大部分表现为空间域的脉冲式干扰,所以用“检噪算子”在空间域作褶积,便能识别干扰,从而对干扰加以剔除。本文解决了一种迭代的剔除方法,取得了好的效果。     

伪随机编码震源信号的地震响应

常规的可控震源Chirp扫描信号的地震响应存在着相关信号旁瓣大、分辨率低的缺点.本文利用数值模拟技术研究可控震源伪随机编码信号地震响应的规律和特点.伪随机编码信号的地震响应剖面的旁瓣电平与常规的Chirp扫描信号情形相比有明显地降低,但是伪随机编码信号地震响应剖面的相关噪声仍然没有得到有效地压制.利用伪随机编码信号的周期性特点把一个长地震记录以信号周期为间隔进行分时叠加可以提高地震记录的信噪比和地震数据的利用率.     

基于字典学习的音频大地电磁数据处理

音频大地电磁（Audio Magnetotelluric,AMT）信号常常受到持续性人文噪声影响,这类噪声使用远参考法和Robust阻抗估计等常规方法往往效果不佳.为此,本文从噪声的规律与特征出发,提出一种新的AMT数据处理方法.首先通过字典学习方法从观测数据中自主学习到人文噪声的特征结构,构建冗余字典,然后利用学习到的冗余字典,分离出AMT数据中的人文噪声.为验证方法的有效性,首先进行了合成数据的仿真试验,然后在四川凉山进行了针对性的野外试验研究,最后将本文方法应用于庐枞矿集区实测数据的处理.结果表明,本文方法能够快速、准确地分离出AMT信号中的人文干扰,保留有用信号,显著改善AMT数据质量.     

基于灰色判别准则和有理函数滤波的伪随机电磁数据去噪

为压制伪随机多频电磁信号中的强干扰、提高数据质量,本文提出一种基于灰色判别准则和有理函数滤波的数据处理方法.首先通过灰色判别准则剔除各个频点频谱数据中的明显异常值,然后进行有理函数滤波得到充分接近真实值的圆滑数据曲线,进而约束数据的二次优化处理,剔除残余噪声的影响.为验证本文方法的处理效果,在实测无明显噪声数据中加入几种不同类型的强噪声,然后用本文方法进行处理.仿真处理结果表明,本文方法能高精度逼近原始数据,处理后数据误差低达8.09%.最后,将本文方法应用于重庆某工区实测伪随机多频电磁数据处理.结果表明,本文方法可以有效压制干扰,在频谱数据个数少、干扰幅值大（高达有效信号幅值的几个数量级）的情况下,仍可有效压制强干扰.处理后的数据相对误差显著下降,视电阻率曲线形态平滑,达到提高信噪比,改善实测数据质量的目的.