基于小波变换改善天气回波信噪比的模拟分析

为了提升天气雷达对弱气象目标的发现能力,扩展系统观测的动态范围,可以从改善雷达回波的输出信噪比方面来考虑.从信号处理算法层面寻求改善天气雷达回波的输出信噪比的方法,提出运用小波变换的方法来达到这个目的.首先介绍了小波消噪的基本原理,再结合具体雷达系统参数,进行了相关的算法模拟,其结果表明,在符合高斯谱特征分布的模拟回波在不同信噪比（-20～10dB）设定条件下,运用小波变换的去噪方法可以使其信号的输出信噪比提高大约5～11dB,为天气雷达探测更多的弱气象目标提供了有利条件.     

低信噪比条件下地震叠加速度的提取技术

主要讨论了如何针对低信噪比地震资料进行更加精确的叠加速度提取问题。首先介绍了叠前多域LIFT去噪以及共反射面元叠加(CRS)等关键技术以提高地震数据的信噪比;其次研究了基于相位相关的连续速度分析方法以提高叠加速度提取的精度;最后总结出一套精确提取低信噪比条件下地震叠加速度的方法。     

高分四号静止卫星辐射性能模拟与信噪比分析——以香港近海岸水体为例

随着高分四号(GF-4号)地球同步卫星的发射与初步应用,其兼顾高空间与高时间分辨率的优势在同类型卫星中独具特色,中国对地静止卫星影像的研究也越来越受到重视。为了对GF-4号卫星在轨探测能力进行评估,掌握日内可用影像数据时段以合理安排成像时间提高卫星使用效率与延长寿命,有必要对以暗像元为代表的典型地物(如水体)进行辐射能模拟与信噪比研究。基于MODTRAN辐射传输模型,将香港沿岸水体作为暗目标,对GF-4号静止卫星多光谱遥感全色谱段以及蓝、绿、红、近红外4个多光谱谱段进行标准大气条件下入瞳处辐亮度的模拟,并利用在轨影像进行验证。在此基础上去除大气背景辐射干扰计算有效信噪比,并分别选取一年中春分、夏至、秋分、冬至,4个典型日的模拟数据进行质量分析,探讨一天连续观测中卫星能够获取高质量水体影像的有效时段,尤其是对晨昏时段临界微弱信号的敏感性进行分析。结果表明,夏至、冬至日内表观辐亮度峰值依次为59.26 W/(m~2·sr·μm)、56.20 W/(m~2·sr·μm),均出现在蓝光谱段;夏至、冬至最高地表有效辐亮度分别为17.52 W/(m~2·sr·μm)、12.13 W/(m~2·sr·μm),出现在蓝光谱段,但差距有所缩小。这是由于入瞳处辐射主要受到大气背景辐射的影响,以夏至正午为例,各谱段受背景辐射影响程度达到49.7%—75.5%。为规避背景辐射噪声,提出适用于陆表观测的有效辐射百分比的概念,推导出传统信噪比、有效信噪比以及有效辐射百分比之间的转换关系式,揭示了背景辐射对成像信噪比干扰的定量形式,提出有效信噪比计算方法,并以此为依据,以香港海岸带水体为目标,建立了相应有效信噪比对应时刻表。经计算香港海岸带水体一年中卫星全天有效信噪比均低于50 dB,夏至、冬至最高地表有效信噪比分别为41.0 dB、38.2 dB,其中蓝光谱段模拟效果最差,近红外、全色谱段结果较好。为保障影像质量,以香港海岸带水体有效信噪比35 dB为阈值确定影像获取时段,分别为夏至日北京时间7:49—17:01,冬至日北京时间9:28—15:07。     

基于卷积对抗降噪网络的塔里木盆地沙漠地震资料消噪方法研究

塔里木盆地作为我国重要的油气勘探地区, 其地表主要由沙漠覆盖.塔里木地区获取的沙漠地震资料通常表现为低信噪比, 并且有效信号与背景噪声在低频段存在严重的混叠现象.这两点给沙漠地震资料的消噪带来了巨大的困难, 进而影响后期的反演、成像以及解释等工作.为了压制沙漠背景噪声并完整恢复有效信号, 本文采用生成对抗网络(Generative Adversarial Network, GAN)的基本思路并利用去噪器代替GAN中的生成器, 提出一种针对沙漠地震资料的全新消噪网络, 命名为沙漠地震卷积对抗降噪网络(Desert Seismic Convolutional Adversarial Denoising Network, DSCA-Net).在DSCA-Net中, 我们将去噪器的均方误差损失与去噪器、鉴别器之间的对抗损失相结合, 提出了一种全新损失函数; 利用该损失函数来优化网络, 进而得到适合沙漠地震资料去噪的模型.模拟与实际实验均表明本文提出的DSCA-Net可以有效地压制沙漠地震资料中的背景噪声, 同时显著增强同相轴的连续性; 经过DSCA-Net处理后的沙漠地震资料信噪比得到显著提升.

     

对比地震记录信噪比的几种估算方法

估算地震记录信噪比的三种方法有SVD法、统计平均分析法和频率域估算法。利用理论模型分别对它们进行对比评价,得出当地震记录有效信号的水平相关性比较好时,三种方法都可以得到较理想的结果;但当地震记录有效信号为非水平时,三种方法均存在不同的问题。在此基础上提出了相关时移法,该方法考虑了地震记录道间有效信号的相位变化,比起其它方法来更能得出好的结果。     

基于成像域射线束建模的剩余静校正方法研究及应用

由信噪比极低的资料生成的剩余静校正模型,其信噪比通常也较低,导致剩余静校正效果不理想,因此提高模型的信噪比,在提高资料处理品质中有着极其重要的意义.文章提出了一种基于成像域射线束建模的剩余静校正的方法.该方法是采用成像域射线束建模对数据进行分解和重构,并且根据不同的分解级数和分解尺度,分解和重构成不同成分的数据,该方法在重构的过程中加入倾角场的约束,能有效保护高陡构造.成像域射线束建模得到的第一级分量为数据的主要成分,构造保真,信噪比高,把该分量作为外部模型,进行外部模型剩余静校正.把本文方法在低信噪比资料进行应用,提高低信噪比资料的剩余静校正效果,有效的改善了资料处理成果的品质.     

Underground water Cherenkov muon detector array with the Tibet air shower array for gamma-ray astronomy in the 100 TeV region

We propose to build a large water-Cherenkov-type muon-detector array (Tibet MD array) around the 37 000 m² Tibet air shower array (Tibet AS array) already constructed at 4300 m above sea level in Tibet, China. Each muon detector is a waterproof concrete pool, 6 m wide × 6 m long × 1.5 m deep in size, equipped with a 20 inch-in-diameter PMT. The Tibet MD array consists of 240 muon detectors set up 2.5 m underground. Its total effective area will be 8640 m² for muon detection. The Tibet MD array will significantly improve gamma-ray sensitivity of the Tibet AS array in the 100 TeV region (10–1000 TeV) by means of gamma/hadron separation based on counting the number of muons accompanying an air shower. The Tibet AS+MD array will have the sensitivity to gamma rays in the 100 TeV region by an order of magnitude better than any other previous existing detectors in the world. The Tibet ASγ Collaboration.     

GNSS多路径和信噪比相关性分析

在全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)接收机附近的反射、衍射、干扰信号等所造成的多路径效应是影响定位的主要误差来源。信噪比(Signal-Noise Ratio,SNR)的振荡是由多路径信号叠加在直接信号上引起的,基于此原理学者们提出了很多检测和缓解多路径误差的方法。本文通过谱分析的方法对多路径时间序列进行了分析,并研究多路径与信噪比之间的相关性,对基于信噪比检测和缓解多路径误差的方法的适用性进行了说明。实验表明:多路径和信噪比振荡值的时间序列具有显著的相关性,能够利用信噪比观测值削弱多路径影响。     

Galileo导航系统观测值的质量分析

从信噪比、伪距多路径效应、单差残差和非差观测值精度等方面对进入初始服务初期Galileo导航系统观测值的质量进行了对比分析,最后简要评估了Galileo导航系统的单点定位精度。结果表明:在信噪比方面,Galileo E5最高,E1、E5a和E5b次之且基本相当;在伪距多路径方面,Galileo E1最大,其次分别为E5b和E5a,而E5最小;在单差残差方面,Galileo导航系统单差相位残差基本在±4 mm内,单差伪距残差基本在±0.3 m内;在非差观测值精度方面,Galileo导航系统相位观测值精度E1最高,E5a、E5b和E5次之且基本相当,而伪距观测值精度E5最高,E5b最差;整体上而言,Galileo导航系统观测值的数据质量略优于GPS和BDS;Galileo导航系统单频伪距单点定位的水平精度约为2.2 m,与GPS和BDS的水平定位精度基本相当,而高程精度约为5.2 m,稍差于GPS和BDS,这与可观测卫星数和PDOP有很大的关系。     

利用卫星高度角和信噪比提高GPS定位精度的试验分析

GPS基线解算通常基于观测值独立且同精度的假设建立等权随机模型,在复杂环境下采用该模型往往无法满足高精度的定位要求。文中从研究卫星高度角、信噪比与GPS观测值质量之间的关系出发,利用卫星高度角、信噪比信息分别建立相应的精密随机模型。通过对试验结果分析对比,验证了基于卫星高度角和信噪比的随机模型的可靠性和其提高GPS定位精度的有效性。