基于主成分分析和最小噪声分离的航空电磁数据去噪方法研究
发布时间：2021-07-20 06:52
航空电磁探测是以飞机为仪器搭载平台,获取地下电性分布的一种地球物理勘查方法,广泛应用于地质普查、矿产勘查、水资源探测和自然环境监测等领域。航空电磁探测的多源复杂噪声严重影响着航空电磁探测系统对地下深部异常体的探测能力,研究航空电磁数据去噪技术对于我国航空电磁系统探测能力的突破具有重要意义。本文分析了时间域航空电磁数据及噪声的时域特性、频域特性、时频特性和统计特性,得出航空电磁数据中信号和噪声存在部分频率重叠,剖面数据各道信号之间的相关性高,信号和噪声互不相关,可以利用统计特性分析方法去除噪声。针对航空电磁数据中信号和噪声存在部分频率重叠,频率域滤波方法无法有效去噪的问题,采用主成分分析（Principal Component Analysis,PCA）去噪。将数据线性变换为一组按照方差大小排列的主成分,重构低阶主成分可以去除不相关噪声。为解决剖面数据噪声方差大于信号时,低阶主成分中含有大量噪声无法去除的问题,采用最小噪声分离（Minimum Noise Fraction,MNF）去除剖面数据噪声。将数据线性变换成按照信噪比排列的MNF成分,通过重构高信噪比的低阶MNF成分去除噪声。但是...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图2.1时间域航空电磁探测技术原理图
2.2 时间域航空电磁数据及噪声时频特性分析2.2.1 航空电磁数据及噪声时域特性CHTEM 系统是由国土资源航空物探遥感中心和吉林大学仪电学院等单位共同研制的时间域吊舱式直升机航空电磁勘查系统。本节使用 CHTEM 系统于 2016 年 10月在新疆哈密地区实地探测获得的一组实测数据进行时域特性分析。CHTEM 系统发射机发射基频为 25Hz，1s 采集 50 条二次场衰减曲线；系统采样率为 36kHz，飞行测量 1 小时采集到的数据量约为 3GB，经叠加后形成 18000 个物理测点。图 2.2 中给出了哈密 T05 架次 L1025 测线一个周期（0.04s）的原始数据，该数据由 on-time时间段和 off-time 时间段组成，其中将电流开始关断至完全关断期间称为 switch-off时间段。取 0.025s 至 0.03s 的 off-time 后半段数据如图 2.3 所示，图中可以看出原始数据 off-time 后半段有用信号幅值较小且含有大量噪声。off-time on-timeoff-time on-time
测量 1 小时采集到的数据量约为 3GB，经叠加后形成 18000 个物理测点。图 2.2 中给出了哈密 T05 架次 L1025 测线一个周期（0.04s）的原始数据，该数据由 on-time时间段和 off-time 时间段组成，其中将电流开始关断至完全关断期间称为 switch-off时间段。取 0.025s 至 0.03s 的 off-time 后半段数据如图 2.3 所示，图中可以看出原始数据 off-time 后半段有用信号幅值较小且含有大量噪声。图 2.2 新疆哈密 L1025 测线一个周期原始数据off-time on-timeoff-time on-time
【参考文献】：
期刊论文
[1]最小噪声分离在航空电磁数据噪声压制中的应用[J]. 朱凯光,李玥,孟洋,王凌群,谢宾,程宇奇. 吉林大学学报(地球科学版). 2016(03)
[2]航空电磁勘查技术发展现状及展望[J]. 殷长春,张博,刘云鹤,任秀艳,齐彦福,裴易峰,邱长凯,黄鑫,黄威,缪佳佳,蔡晶. 地球物理学报. 2015(08)
[3]航空电磁数据主成分滤波重构的噪声去除方法[J]. 王凌群,李冰冰,林君,谢宾,王琦,程宇奇,朱凯光. 地球物理学报. 2015(08)
[4]基于Tau域奇异值分解的航空电磁数据解卷积计算[J]. 王亚冉,王凌群,尹大伟,朱凯光. 测控技术. 2014(01)
[5]基于核主成分分析的时间域航空电磁去噪方法[J]. 陈斌,陆从德,刘光鼎. 地球物理学报. 2014(01)
[6]固定翼航空电磁系统的线圈姿态及吊舱摆动影响研究与校正[J]. 王琦,林君,于生宝,李冰冰,朱凯光. 地球物理学报. 2013(11)
[7]基于主成分分析的航空电磁数据噪声去除方法[J]. 朱凯光,王凌群,谢宾,王琦,程宇奇,林君. 中国有色金属学报. 2013(09)
[8]时间域航空电磁数据线圈运动噪声去除方法仿真研究[J]. 尹大伟,林君,朱凯光,王亚冉,李冰冰. 吉林大学学报(地球科学版). 2013(05)
[9]发射电流波形对瞬变电磁响应的影响[J]. 陈曙东,林君,张爽. 地球物理学报. 2012(02)
[10]固定翼时间域航空电磁勘查系统研发进展[J]. 胡平,李文杰,李军峰,孟庆敏,王绪本,陈晓东,刘莹莹. 地球学报. 2012(01)
博士论文
[1]基于统计特性分析的航空电磁数据噪声压制技术研究[D]. 王凌群.吉林大学 2016
硕士论文
[1]基于最小噪声分离的航空电磁探测剖面噪声压制方法研究[D]. 李玥.吉林大学 2016
[2]基于矩阵束的航空瞬变电磁去噪方法研究[D]. 齐耀光.成都理工大学 2016
[3]时间域航空电磁数据去噪方法研究[D]. 谢宾.吉林大学 2015
[4]基于多分量测量的固定翼航空电磁数据电导率深度成像研究[D]. 李冰冰.吉林大学 2015
[5]基于子空间分析的航空瞬变电磁去噪方法研究[D]. 武莹.成都理工大学 2014
[6]基于主成分的时间域航空电磁数据神经网络反演方法研究[D]. 车宏伟.吉林大学 2012
[7]航空电磁勘查数据处理方法研究[D]. 刘国芳.成都理工大学 2011
[8]吊舱式时间域直升机航空电磁数据处理方法研究[D]. 吕东伟.成都理工大学 2011
[9]时间域航空电磁数据预处理技术研究[D]. 李楠.吉林大学 2010
本文编号：3292361
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图2.1时间域航空电磁探测技术原理图
2.2 时间域航空电磁数据及噪声时频特性分析2.2.1 航空电磁数据及噪声时域特性CHTEM 系统是由国土资源航空物探遥感中心和吉林大学仪电学院等单位共同研制的时间域吊舱式直升机航空电磁勘查系统。本节使用 CHTEM 系统于 2016 年 10月在新疆哈密地区实地探测获得的一组实测数据进行时域特性分析。CHTEM 系统发射机发射基频为 25Hz，1s 采集 50 条二次场衰减曲线；系统采样率为 36kHz，飞行测量 1 小时采集到的数据量约为 3GB，经叠加后形成 18000 个物理测点。图 2.2 中给出了哈密 T05 架次 L1025 测线一个周期（0.04s）的原始数据，该数据由 on-time时间段和 off-time 时间段组成，其中将电流开始关断至完全关断期间称为 switch-off时间段。取 0.025s 至 0.03s 的 off-time 后半段数据如图 2.3 所示，图中可以看出原始数据 off-time 后半段有用信号幅值较小且含有大量噪声。off-time on-timeoff-time on-time
测量 1 小时采集到的数据量约为 3GB，经叠加后形成 18000 个物理测点。图 2.2 中给出了哈密 T05 架次 L1025 测线一个周期（0.04s）的原始数据，该数据由 on-time时间段和 off-time 时间段组成，其中将电流开始关断至完全关断期间称为 switch-off时间段。取 0.025s 至 0.03s 的 off-time 后半段数据如图 2.3 所示，图中可以看出原始数据 off-time 后半段有用信号幅值较小且含有大量噪声。图 2.2 新疆哈密 L1025 测线一个周期原始数据off-time on-timeoff-time on-time
【参考文献】：
期刊论文
[1]最小噪声分离在航空电磁数据噪声压制中的应用[J]. 朱凯光,李玥,孟洋,王凌群,谢宾,程宇奇. 吉林大学学报(地球科学版). 2016(03)
[2]航空电磁勘查技术发展现状及展望[J]. 殷长春,张博,刘云鹤,任秀艳,齐彦福,裴易峰,邱长凯,黄鑫,黄威,缪佳佳,蔡晶. 地球物理学报. 2015(08)
[3]航空电磁数据主成分滤波重构的噪声去除方法[J]. 王凌群,李冰冰,林君,谢宾,王琦,程宇奇,朱凯光. 地球物理学报. 2015(08)
[4]基于Tau域奇异值分解的航空电磁数据解卷积计算[J]. 王亚冉,王凌群,尹大伟,朱凯光. 测控技术. 2014(01)
[5]基于核主成分分析的时间域航空电磁去噪方法[J]. 陈斌,陆从德,刘光鼎. 地球物理学报. 2014(01)
[6]固定翼航空电磁系统的线圈姿态及吊舱摆动影响研究与校正[J]. 王琦,林君,于生宝,李冰冰,朱凯光. 地球物理学报. 2013(11)
[7]基于主成分分析的航空电磁数据噪声去除方法[J]. 朱凯光,王凌群,谢宾,王琦,程宇奇,林君. 中国有色金属学报. 2013(09)
[8]时间域航空电磁数据线圈运动噪声去除方法仿真研究[J]. 尹大伟,林君,朱凯光,王亚冉,李冰冰. 吉林大学学报(地球科学版). 2013(05)
[9]发射电流波形对瞬变电磁响应的影响[J]. 陈曙东,林君,张爽. 地球物理学报. 2012(02)
[10]固定翼时间域航空电磁勘查系统研发进展[J]. 胡平,李文杰,李军峰,孟庆敏,王绪本,陈晓东,刘莹莹. 地球学报. 2012(01)
博士论文
[1]基于统计特性分析的航空电磁数据噪声压制技术研究[D]. 王凌群.吉林大学 2016
硕士论文
[1]基于最小噪声分离的航空电磁探测剖面噪声压制方法研究[D]. 李玥.吉林大学 2016
[2]基于矩阵束的航空瞬变电磁去噪方法研究[D]. 齐耀光.成都理工大学 2016
[3]时间域航空电磁数据去噪方法研究[D]. 谢宾.吉林大学 2015
[4]基于多分量测量的固定翼航空电磁数据电导率深度成像研究[D]. 李冰冰.吉林大学 2015
[5]基于子空间分析的航空瞬变电磁去噪方法研究[D]. 武莹.成都理工大学 2014
[6]基于主成分的时间域航空电磁数据神经网络反演方法研究[D]. 车宏伟.吉林大学 2012
[7]航空电磁勘查数据处理方法研究[D]. 刘国芳.成都理工大学 2011
[8]吊舱式时间域直升机航空电磁数据处理方法研究[D]. 吕东伟.成都理工大学 2011
[9]时间域航空电磁数据预处理技术研究[D]. 李楠.吉林大学 2010
本文编号：3292361
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