周期激励下基于延迟传递率函数的结构模态识别方法

针对传递率函数运行模态分析方法易受环境激励中周期性分量影响，难以准确辨识结构真实模态参数的问题，推导了周期性激励对传递率函数模态参数识别的影响。在此基础上，提出了一种延迟传递率函数的构造方法，运用延迟传递率函数对周期性虚假极点进行辨识，并结合常规传递率函数识别的系统极点，实现了结构真实模态参数的有效识别。借助四自由度系统和某泵站厂房结构算例对所提出的方法进行了验证，结果表明，该方法在激励中包含周期性成分的情况下，能够准确地辨识结构模态参数，具有较为广阔的工程应用前景。     

EMD-IVMD方法在验潮站水位序列降噪中的应用

针对验潮站水位变化序列非线性、非平稳特点，采用一种基于优化参数的变分模态分解和经验模态分解相结合的降噪方法。该方法先经过EMD分解原始信号后，得到低频和高频信号两个部分，再采用IVMD方法处理高频噪声部分，最后将两部分有效低频信号重构作为最终降噪信号。采用1组模拟数据和4个验潮站实测水位序列数据进行实验，并采用信噪比和均方根误差评价降噪效果，结果表明，EMD-IVMD方法明显优于EEMD和传统的EMD方法，该方法在信噪比精度指标上分别提升1.67%和1.52%,在均方根误差精度指标上分别提升9.59%和13.51%,验证该方法的有效性和可靠性。     

全波形激光雷达改进的降噪方法

在全波形激光雷达信号从发射到接收的过程中，针对受传播介质、扫测距离、物体性质等因素影响产生噪声的问题，本文提出了一种基于经验模态分解、排序熵和小波阈值的降噪改进方法。首先对波形信号进行经验模态分解或本征模态函数(IMF),计算各本征模态函数排序熵的值；然后应用该值计算小波阈值，并构造新的小波阈值函数，再对相应本征模态函数进行小波阈值降噪；最后将结果重新加和，得到降噪后的波形，从而提高不同噪声信号的降噪方法的自适应性。基于数值仿真和实测数据试验，将本文方法与其他降噪方法进行了对比，基于信噪比、波形相关性、均方根误差、平滑度计算归一化指标和综合指标对本文方法进行了评估，归一化信噪比提高10%～20%,其余指标改善5%～40%。因此，本文方法对不同噪声含量的回波信号均有较好的降噪效果，可以解决全波形激光雷达接收波形中存在的噪声问题。     

基于地震记录的混凝土拱坝模态识别结果评价研究

利用混凝土拱坝地震记录识别的模态参数，可以揭示结构在地震过程中实际动力特性的变化情况，为结构地震反应分析和震后损伤评估提供重要信息。首先对模态识别常用方法的基本原理进行介绍；然后利用龙羊峡拱坝两次地震观测数据，采用"输入—输出"型和"仅考虑输出"型两类方法对大坝模态参数进行识别；最后将获得的模态识别结果与工程经验值和其他学者的研究成果进行对比，以分析评价识别结果的合理性。相关研究成果可为基于地震记录的混凝土拱坝模态参数识别的工程应用提供经验借鉴。     

基于局部加权回归及经验模态分解的地心运动降噪方法北大核心CSCD

针对目前地心运动序列包含复杂噪声、真实信号难以有效提取等问题,提出一种结合局部加权回归(locally weighted regression, LOESS)和经验模态分解(empirical mode decomposition, EMD)的降噪方法LOESS-EMD。该方法首先对地心运动序列进行局部加权回归拟合,得到拟合后的时间序列和残差序列;然后对残差序列进行经验模态分解,从中提取出低频信号;最后将拟合的时间序列和残差中的低频信号进行重构,得到降噪后的时间序列。在仿真实验中,相比于LOESS方法,LOESS-EMD方法降噪结果的均方根误差减小31%,信噪比和剩余能量百分比分别提高16%和0.16百分点。利用该方法对国际GNSS服务IGS第三次重处理(3rd reprocessing campaign, Repro3)提供的地心运动序列进行降噪分析,结果表明,LOESS-EMD方法能够有效减少地心运动序列的噪声。     

热带大洋春季海气耦合模态及其与ENSO的关系

在北半球的春季,热带三大洋的海洋–大气系统年际变化会对同期太平洋厄尔尼诺–南方涛动(ElNi?o-Southern oscillation,ENSO)产生响应,同时也能通过区域海洋–大气耦合过程影响ENSO的发展。基于国际公开使用的海表温度资料和降水资料,通过联合正交经验分解方法分析,可以发现全球大洋春季存在两种显著的海气耦合模态。第一模态表现为:在热带中东太平洋,海表温度增暖、降水增多;在热带大西洋和热带印度洋,降水呈现经向偶极型分布以及跨赤道的海表温度梯度异常;即伴随ENSO在春季消亡期的空间型态,大西洋出现经向模态,印度洋出现反对称模态。第二模态表现为:太平洋经向海表温度和降水模态,即太平洋经向模态。回归分析结果表明, ENSO盛期的大气环流调整引起了热带大西洋和印度洋降水辐合带异常,并通过海面风场异常激发海盆内部的海洋–大气反馈,引起春季经向模态。进一步研究发现,冬、春季大西洋和印度洋热带辐合带分别位于赤道以北和以南,导致两个海盆经向模态的降水异常相对赤道呈反对称分布。在春季,太平洋经向模态的暖中心延伸到赤道上,引起西风异常,为后续El Ni?o的发展提供了有利条件。文章揭示了...     

基于CEEMD的电离层TEC组合预报模型

针对单一电离层总电子含量(TEC)预报模型存在的缺陷，如受外界因素干扰较大、预报精度随预报时间的增加明显降低等，本文提出一种基于补充集合经验模态分解(CEEMD)电离层TEC组合预报模型。该模型实现电离层TEC预报的关键途径为：首先，利用CEEMD对TEC原始序列进行自适应分解，得到具有不同频率的分量并依据分量复杂度分析结果进行重构；其次，使用广义回归神经网络(GRNN)模型对高频分量进行建模与预报，使用Holt-Winters模型对低频分量进行建模与预报；最后，重构高频分量预报结果与低频分量预报结果得到电离层TEC预报值。根据太阳活动选取两段不同年积日、不同纬度电离层TEC序列进行实验，结果表明本文提出组合预报模型较单一的Holt-Winters模型、GRNN模型预报精度更高，在太阳活动平静期预报结果的平均相对精度为92.83%,在太阳活动剧烈期预报结果的平均相对精度为84.35%,对于长时间TEC预报也具有较好的效果，稳定性高。     

煤矿深部开采动力灾害区域应力效应监测与前兆特征研究

动力灾害的孕育及诱发与区域应力场的力学行为密切相关，煤矿开采扰动作用下区域局部应力场不断调整变化。为了研究区域应力场变化特征对动力灾害的前兆响应，采用变分模态分解和希尔伯特变换的方法对鲍店煤矿采集数据进行时频分析，识别和提取钻孔应变数据中反映动力异常变化的固有模态分量。研究结果表明，钻孔应变观测数据能够有效记录开采扰动相关区域岩体内部的微小变化，解析原始数据滤去干扰信号后获得表征动力异常的特定频段，分解变换后固有模态分量异常波动特征早于动压事件前2～7天出现，表现出形变稳定变化阶段向快速变化阶段“突跳”、形变快速变化阶段“震荡”以及失稳阶段“跌落”的显著特征。依据地震形变三阶段理论，判别动力灾害发生前形变异常开始时刻和“突跳”—“震荡”—“跌落”作为煤矿动力灾害发生的前兆判据。基于钻孔应变仪对区域应力场的精确观测，构建了应用于煤矿动力灾害超前预警的判据方法，可为煤矿相似开采环境下工作面的安全高效回采提供借鉴和参考。