小波变换在高速铁路牵引供电地震防灾系统中的应用研究

发布时间：2017-09-08 17:09

  本文关键词：小波变换在高速铁路牵引供电地震防灾系统中的应用研究

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【摘要】：我国地域辽阔,地质环境多变,属于世界上地震高发的国家之一。在当代高速铁路发展迅猛之时,安全成为高铁的首要问题。一旦地震发生,造成的安全危害是不可估量的,尤其是对高速运行的列车。由于目前的科技水平还无法预测地震的发生,因此为减少地震对高铁的危害,研究与应用地震预警技术是非常必要的。参照日本、法国已有的高铁地震预警系统并且结合中国的实际情况,文章将对我国高铁的地震预警系统的构建展开研究。地震预警系统是一种基于P波地震监测的预报警系统。利用监测到的P波信号估算地震中有关参数,进而计算高铁沿线的地震动加速度,判断是否需要对列车进行管制。本文围绕高铁预警系统框架内容,报警输入值,监测点的选取范围以及列车应急操作方案等主要目标问题进行了整理与研究。高速铁路地震预警系统是通过在铁路沿线和潜在震源区安装地震仪,实时监测地震信息。由于采集到的地震信息包含了大量的噪声,如不进行去噪处理,会大大提升误报的可能,因此选择一种合适的去噪手段是至关重要的。由于高铁防震监测数据在频率域内,有效信号的频域会和噪音的频域有部分重合,因此仅仅通过频率域滤波并不能较好的去除噪声。小波变换作为信号时间-频率的分析方法,其能够任意改变空间分辨率以及多尺度细化分析,使其能够更好的应用于目标信号分析。本文主要研究小波变换技术在高铁防震中的运用,并构建新的阈值函数对目标信号进行去噪。通过理论分析和MATLAB仿真,对雷克子波、EL-CENTRO地震波以及日本阪神地震波分别进行阈值去噪对比处理分析,实验结果表明：引进的阈值函数对于压制噪声有着明显的优势；通过信号去噪,P波和S波明显区分开来,为系统利用P波的检测提供良好的前提；并能大幅度减小误报几率。
【关键词】：地震波 地震预警 小波分析 阈值去噪 地震参数 报警阈值
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U223.8;TN911.4
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-17
• 1.1 研究背景及意义12-13
• 1.2 高铁地震预警系统国内外研究现状13-15
• 1.2.1 法国铁路地震预警系统13
• 1.2.2 日本铁路地震预警系统13-14
• 1.2.3 国内铁路地震预警系统14-15
• 1.3 小波变换在抑制地震信号噪声方面的研究现状15
• 1.4 本文研究主要内容15-17
• 第2章 高速铁路防震预警系统构建研究17-25
• 2.1 高铁地震预警系统的建立17-20
• 2.1.1 地震预警原理17-18
• 2.1.2 高速铁路预警系统18-19
• 2.1.3 高速铁路地震波的监测19-20
• 2.2 高速铁路地震预警系统算法的研究20-24
• 2.2.1 地震动圆衰减模型20
• 2.2.2 高速铁路地震预警阈值的确定20-22
• 2.2.3 高铁地震报警判定方式22-23
• 2.2.4 应急操作方案23-24
• 2.3 本章小结24-25
• 第3章 地震信号噪声及抑制方法25-29
• 3.1 地震波的特点25-26
• 3.2 地震噪声的类型及其特征26
• 3.3 地震噪声去除的方法26-28
• 3.4 本章小结28-29
• 第4章 小波变换的基本理论29-42
• 4.1 引言29
• 4.2 傅立叶变换与短时傅立叶变换29-31
• 4.2.1 傅立叶变换29-30
• 4.2.2 短时傅立叶变换30-31
• 4.3 小波变换31-34
• 4.3.1 小波分析的概述31
• 4.3.2 小波变换及小波基函数31-33
• 4.3.3 小波变换的时频局部性分析33-34
• 4.4 连续小波变换34-35
• 4.5 离散小波变换35-36
• 4.6 二进小波变换与离散二进小波变换36-37
• 4.7 多分辨分析和Mallat算法37-41
• 4.7.1 多分辨分析37-39
• 4.7.2 Mallat算法39-41
• 4.8 本章小结41-42
• 第5章 基于小波变换在防震技术上的应用研究42-64
• 5.1 基于小波变换的模极大值去噪方法42-46
• 5.1.1 信号在小波变换各尺度上的传播特点42-44
• 5.1.2 小波变换模极大值去噪的算法44
• 5.1.3 模极大值去噪MATLAB平台仿真实验44-46
• 5.2 基于小波变换的阈值去噪方法46-54
• 5.2.1 信号去噪的准则47
• 5.2.2 小波阈值去噪原理47-48
• 5.2.3 阈值函数的选取48-50
• 5.2.4 阈值的选取50-51
• 5.2.5 小波函数的选取和分解层数的确定51
• 5.2.6 阈值函数的引进方法研究51-52
• 5.2.7 小波阈值去噪MATLAB平台仿真实验52-54
• 5.3 地震波MATLAB仿真实验分析54-63
• 5.3.1 Ricker子波小波阈值去噪分析54-58
• 5.3.2 EL-CENTRO地震波小波阂值去噪分析58-61
• 5.3.2 日本阪神地震波小波阈值去噪分析61-63
• 5.4 本章小结63-64
• 结论64-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-69

【参考文献】

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本文编号：815247