基于ICA的重力固体潮信号互相关谱分析及异常信息提取

发布时间：2020-12-06 12:23

　　中国是一个地震频发的国家,并且由于固体潮与地震有一定的触发关系,因此,固体潮的研究对我国地震有重要意义。然而重力固体潮信号中包含有非常丰富的潮汐谐波分量,如何从观测数据中提取出与地震有物理关联的地震前兆信息,一直以来都是学者们研究的课题。由重力固体潮信号的产生机理可知,其是由能量相对较强的日波、半日波分量,和能量相对较弱的年波、月波等长周期波分量混合而成,因此,在这些有较大能量差异的谐波分量中,很难把能量较弱的异常信息凸显出来。所以,若要对其进行有效的分析,须首先将重力固体潮信号的强弱潮汐谐波分量进行分离。本文的研究工作如下:本文基于一种重力固体潮分解模型。根据此模型,本文运用独立成分分析对信号进行加性分解,成功将信号分解为三路,并且三路独立分量和三维正交分解模型一一对应,证明各分量是相互正交叠加形成的重力固体潮信号。在对独立成分分量的谱相关分析中,自相关运算会使强的分量更强,而弱的分量更弱,针对这一问题,本文采用独立成分间的互相关谱,凸显弱的潮汐谐波分量,实现更高分辨率的谱相关分析,来揭示重力固体潮,谐波分量的调制关系,因此可以得到更丰富的谐波分量间异常调制信息,将微弱的地震前兆信息... 

【文章来源】：昆明理工大学云南省

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

地球某点受的太阳引潮力

昆明理工大学专业学位硕士学位论文14息，将微弱的异常的调制信息凸显。重力固体潮信号主要是地球受太阳、月球等的引潮力形成的混合信号。本文以月球在地球表面产生的引潮力为例分析，太阳对地球产生的引潮力与此类似。当月球围绕地球公转时，两者之间的距离会发生改变，这会影响地球受到的月球的引潮力，即月球引力潮汐。本文的重力固体潮信号分解模型如图2.2所示。以地球上的某点M受到的月球的引潮力为例进行分析，各分量间的关系如下：ghFFF（2.17）21FFFg（2.18）12111FFF（2.19）其中，hF为地倾斜固体潮信号分量，gF为重力固体潮信号分量，1F、11F和12F为平行于赤道平面的信号分量，2F为地球自转轴方向的信号分量。由于2F和地球自转轴平行，所以只受地球公转和月球公转的影响，不受地球自转的影响，主要包含年波、月波等长周期波分量。1F除了受地球自转的作用，还受地球公转和月球公转的影响，所以包含年波、月波、日波等信号分量。图2.2重力固体潮正交分解模型2.2独立成分分析为了获得源信号，或者为了确定某些信道特征，需要对信号建立一定的模型。

第二章融合独立成分分析和互相关谱分析的算法19勘探角色态——在全局范围内，每个粒子搜索到的随机位置点：tH)1(ig。中心角色态——每个粒子搜索的最优位置：tH)1(ic。开采角色态——每个粒子在局部区域搜索到的最新位置，即：)1(),1(),1(),1()1(4321tHttHHttHHililililil（2.32）（2）本文所分析的重力固体潮信号为9维，所以搜索空间维度为9，用9E表示，本算法是采用单形邻域不断搜索，逼近最优点的，每次随机选取p，q两个维度构成单形邻域2E的空间，如图2.4所示。图2.4ICA搜索机制在单形邻域的空间内，每一个粒子搜索到的最新位置如下所示：)()1()()()1(,1211,],,[12,11,1HetHetHtetHeqpocqpglcjqpicqpil（2.33）)()1()()()1(,2221,],,[22,21,2HetHetHtetHeqpocqpglcjqpicqpil（2.34）)()1()()()1(,3231,],,[32,31,3HetHetHtetHeqpocqpglcjqpicqpil（2.35）)()1()()()1(,4241,],,[42,41,4HetHetHtetHeqpocqpglcjqpicqpil（2.36）其中，粒子i在第t1次的迭代中，搜索到的四个新中心角色态位置，分别为)1(,1tHqpil,)1(,2tHqpil,)1(,3tHqpil,)1(,4tHqpil；在t次迭代中，粒子i的中心角色态位置为)(,tHqpic；在另一个粒子j的第t次迭代中搜索到的三个角色态中（勘探角色态、开采角色态和中心角色态）中任意选取某一个角色态粒子位置

【参考文献】：
期刊论文
[1]地震场景下重力固体潮信号互相关谱分析与异常信息提取[J]. 邢德钊,全海燕.  地球物理学进展. 2019(06)
[2]基于ICA的引潮力互相关谱分析[J]. 邢德钊,全海燕.  地球科学进展. 2019(01)
[3]基于改进主成分分析网络的手写数字识别方法[J]. 闵锋,叶显一,张彦铎.  华中科技大学学报(自然科学版). 2018(12)
[4]基于一种单纯形邻域与多角色进化策略算法的重力固体潮信号独立成分分析[J]. 全海燕,高略.  地球物理学进展. 2018(04)
[5]重力场的地球动力学与内部结构应用研究进展[J]. 孙和平,徐建桥,崔小明.  测绘学报. 2017(10)
[6]生态金字塔粒子群优化算法[J]. 刘亚红,张玮,樊吕彬.  计算机科学. 2017(10)
[7]基于引潮力位的云南鲁甸M_S6.5地震前地面长波辐射短临变化[J]. 张岩,康春丽,马未宇,姚琪.  地震地磁观测与研究. 2016(06)
[8]精密引潮力的计算及其影响因素分析[J]. 雷伟伟,张捍卫,孙茜.  地球物理学进展. 2016(05)
[9]基于正交独立成分分析的过程数据建模[J]. 罗明英,侍洪波,谭帅.  信息与控制. 2016(05)
[10]基于ICA的重力固体潮信号的潮汐谐波提取[J]. 李巧燕,全海燕.  云南大学学报(自然科学版). 2015(06)

博士论文
[1]多源卫星测高数据确定海洋潮汐模型的研究[D]. 李大炜.武汉大学 2013

硕士论文
[1]重力固体潮信号的独立分解与乘性解调分析及异常信息研究[D]. 高略.昆明理工大学 2018
[2]基于循环平稳特征的非平稳信号分析方法研究[D]. 雷电.电子科技大学 2016
[3]中国大陆连续重力数据非潮汐量的获取与初步分析[D]. 徐伟民.中国地震局地球物理研究所 2012



本文编号：2901360