吉林大学学报(地球科学版) ›› 2022, Vol. 52 ›› Issue (3): 701-712.doi: 10.13278/j.cnki.jjuese.20210243
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基于变分模态分解和奇异谱分析的GPR信号去噪
戴前伟1, 2,丁浩1, 2,张华1, 2,张豪1, 2
1.中南大学地球科学与信息物理学院,长沙410083
2.有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室,长沙410083
Noise Reduction Method of GPR Signal Based on VMD-SSA
Dai Qianwei 1, 2, Ding Hao1, 2, Zhang Hua1, 2, Zhang Hao1 ,2
1. School of Geosciences and Info-Physics, Central South University, Changsha 410083, China
2. Key Laboratory of Metallogenic Prediction of Nonferrous Metals and Geological Environment Monitoring, Ministry of Education, Changsha 410083, China
摘要:
受设备及环境等因素的主要影响,采集的探地雷达(GPR)信号中存在不同程度的噪声干扰。传统变分模态分解(VMD)通过搜寻变分模型最优解分离出不同中心频率的分量实现噪声压制,但最优模态数的选择具有一定主观性,致使重构数据存在不同程度的信号振荡。为优化模态数的选择,并改善信号振荡问题,本文提出基于自适应VMD和奇异谱分析(SSA)的GPR信号去噪方法。首先,引入能量损失比,实施最优模态数的自适应选择,并利用皮尔逊相关系数法提取有效信号;其次,针对变分模态分解后的中低频振荡现象,引入SSA进行二次滤波,进一步提高信噪比。合成Ricker子波实验、合成雷达剖面模拟实验和实测资料验证了变分模态分解-奇异谱分析(VMD-SSA)方法的有效性。合成Ricker子波实验中,与集成经验模态分解(EEMD)和传统VMD方法相比,经VMD-SSA方法处理后的信噪比最大提升13.587 8 dB;合成雷达剖面模拟实验中,基于VMD-SSA方法处理后剖面的信噪比较EEMD和传统VMD方法分别提高3.765 9 dB和2.655 7 dB;实测资料处理中也较好地压制了背景噪声及随机噪声,使异常体的信号特征更加突出。
中图分类号:
| [1] | 涂君汕, 陈辉, 邓居智, 陈康, 李焱, 余辉. 水库堤坝对高密度电法的影响及校正技术[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(3): 1013-1025. |
| [2] | 李海港, 王涛, 杨艳伟, 董学征, 廖利勇, 付晓东, 刘硕磊, 倪雨苗. 基于深度学习的地下管线探地雷达数据反演[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(3): 1026-1037. |
| [3] | 崔扬, 刘洋, 李鹏, 刘璐, 陈佳伟. 海洋可控源电磁偶极子振荡噪声局部时频域阈值压制方法[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(3): 1038-1050. |
| [4] | 张恩威, 孟庆涛, 唐佰强, 胡菲, 党微. 基于机器学习的TOC测井预测方法:以松辽盆地南部青山口组一段为例[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(3): 1062-1075. |
| [5] | 丁梦颜, 冯晅, 刘财. 裂缝对岩石非线性弹性特征的影响[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(3): 1051-1061. |
| [6] | 张阳阳, 杜威. 基于超收敛单元片梯度恢复的自适应有限元法音频大地电磁正演[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(2): 673-683. |
| [7] | 李祥, 姚忠劭, 陈进, 王珑浩. 基于不同物探方法的高寒高海拔地区隧道地质信号特征 [J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(2): 703-712. |
| [8] | 范佳奇, 吴秋莹, 王典, 李鹏. Radon变换的贪婪-快速迭代收缩阈值算法实现及多次波压制应用 [J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(2): 684-693. |
| [9] | 赵天硕, 宋超, , 刘财, , , , 徐雨歆. 物理信息神经网络地震走时层析成像程函方程因式分解方法 [J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(2): 694-702. |
| [10] | 辛中华, 周建波, 李功宇, 陈卓, 王红燕, 孙宁辰. 吉黑高压带岩石圈结构——大地电磁测深与深地震反射数据联合约束[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(1): 199-208. |
| [11] | 谭晓淼, 周建波, 饶莹, 王海燕, 侯贺晟, 李明芮, 高锐. 中亚造山带中南部索伦缝合带岩石圈结构及其对古亚洲洋演化的制约[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(1): 209-218. |
| [12] | 毛子雄, 侯贺晟, 周建波, 符伟. 佳木斯地块—那丹哈达地体近地表速度结构[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(1): 219-228. |
| [13] | 岳良广, 林君, 赵静, 王智翔. 超导地球物理矢量磁测技术研究进展[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(1): 352-365. |
| [14] | 韩复兴, 王源, 高正辉, 常志邈, 马飞, 秦昊, 尚浩. 基于NEWUOA的CRS叠加成像技术[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(1): 386-396. |
| [15] | 刘长胜, 高菲. 基于地空频率域电磁法的深部地层极化效应探测方法[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(1): 366-376. |
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