基于ICA的重力固體潮信號互相關(guān)譜分析及異常信息提取
發(fā)布時間：2020-12-06 12:23
中國是一個地震頻發(fā)的國家,并且由于固體潮與地震有一定的觸發(fā)關(guān)系,因此,固體潮的研究對我國地震有重要意義。然而重力固體潮信號中包含有非常豐富的潮汐諧波分量,如何從觀測數(shù)據(jù)中提取出與地震有物理關(guān)聯(lián)的地震前兆信息,一直以來都是學(xué)者們研究的課題。由重力固體潮信號的產(chǎn)生機(jī)理可知,其是由能量相對較強(qiáng)的日波、半日波分量,和能量相對較弱的年波、月波等長周期波分量混合而成,因此,在這些有較大能量差異的諧波分量中,很難把能量較弱的異常信息凸顯出來。所以,若要對其進(jìn)行有效的分析,須首先將重力固體潮信號的強(qiáng)弱潮汐諧波分量進(jìn)行分離。本文的研究工作如下:本文基于一種重力固體潮分解模型。根據(jù)此模型,本文運(yùn)用獨(dú)立成分分析對信號進(jìn)行加性分解,成功將信號分解為三路,并且三路獨(dú)立分量和三維正交分解模型一一對應(yīng),證明各分量是相互正交疊加形成的重力固體潮信號。在對獨(dú)立成分分量的譜相關(guān)分析中,自相關(guān)運(yùn)算會使強(qiáng)的分量更強(qiáng),而弱的分量更弱,針對這一問題,本文采用獨(dú)立成分間的互相關(guān)譜,凸顯弱的潮汐諧波分量,實現(xiàn)更高分辨率的譜相關(guān)分析,來揭示重力固體潮,諧波分量的調(diào)制關(guān)系,因此可以得到更豐富的諧波分量間異常調(diào)制信息,將微弱的地震前兆信息...
【文章來源】：昆明理工大學(xué)云南省
【文章頁數(shù)】：80 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
地球某點(diǎn)受的太陽引潮力
昆明理工大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文14息，將微弱的異常的調(diào)制信息凸顯。重力固體潮信號主要是地球受太陽、月球等的引潮力形成的混合信號。本文以月球在地球表面產(chǎn)生的引潮力為例分析，太陽對地球產(chǎn)生的引潮力與此類似。當(dāng)月球圍繞地球公轉(zhuǎn)時，兩者之間的距離會發(fā)生改變，這會影響地球受到的月球的引潮力，即月球引力潮汐。本文的重力固體潮信號分解模型如圖2.2所示。以地球上的某點(diǎn)M受到的月球的引潮力為例進(jìn)行分析，各分量間的關(guān)系如下：ghFFF（2.17）21FFFg（2.18）12111FFF（2.19）其中，hF為地傾斜固體潮信號分量，gF為重力固體潮信號分量，1F、11F和12F為平行于赤道平面的信號分量，2F為地球自轉(zhuǎn)軸方向的信號分量。由于2F和地球自轉(zhuǎn)軸平行，所以只受地球公轉(zhuǎn)和月球公轉(zhuǎn)的影響，不受地球自轉(zhuǎn)的影響，主要包含年波、月波等長周期波分量。1F除了受地球自轉(zhuǎn)的作用，還受地球公轉(zhuǎn)和月球公轉(zhuǎn)的影響，所以包含年波、月波、日波等信號分量。圖2.2重力固體潮正交分解模型2.2獨(dú)立成分分析為了獲得源信號，或者為了確定某些信道特征，需要對信號建立一定的模型。
第二章融合獨(dú)立成分分析和互相關(guān)譜分析的算法19勘探角色態(tài)——在全局范圍內(nèi)，每個粒子搜索到的隨機(jī)位置點(diǎn)：tH)1(ig。中心角色態(tài)——每個粒子搜索的最優(yōu)位置：tH)1(ic。開采角色態(tài)——每個粒子在局部區(qū)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體潮信號為9維，所以搜索空間維度為9，用9E表示，本算法是采用單形鄰域不斷搜索，逼近最優(yōu)點(diǎn)的，每次隨機(jī)選取p，q兩個維度構(gòu)成單形鄰域2E的空間，如圖2.4所示。圖2.4ICA搜索機(jī)制在單形鄰域的空間內(nèi)，每一個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，搜索到的四個新中心角色態(tài)位置，分別為)1(,1tHqpil,)1(,2tHqpil,)1(,3tHqpil,)1(,4tHqpil；在t次迭代中，粒子i的中心角色態(tài)位置為)(,tHqpic；在另一個粒子j的第t次迭代中搜索到的三個角色態(tài)中（勘探角色態(tài)、開采角色態(tài)和中心角色態(tài)）中任意選取某一個角色態(tài)粒子位置
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]地震場景下重力固體潮信號互相關(guān)譜分析與異常信息提取[J]. 邢德釗,全海燕. 地球物理學(xué)進(jìn)展. 2019(06)
[2]基于ICA的引潮力互相關(guān)譜分析[J]. 邢德釗,全海燕. 地球科學(xué)進(jìn)展. 2019(01)
[3]基于改進(jìn)主成分分析網(wǎng)絡(luò)的手寫數(shù)字識別方法[J]. 閔鋒,葉顯一,張彥鐸. 華中科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2018(12)
[4]基于一種單純形鄰域與多角色進(jìn)化策略算法的重力固體潮信號獨(dú)立成分分析[J]. 全海燕,高略. 地球物理學(xué)進(jìn)展. 2018(04)
[5]重力場的地球動力學(xué)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 孫和平,徐建橋,崔小明. 測繪學(xué)報. 2017(10)
[6]生態(tài)金字塔粒子群優(yōu)化算法[J]. 劉亞紅,張瑋,樊呂彬. 計算機(jī)科學(xué). 2017(10)
[7]基于引潮力位的云南魯?shù)镸_S6.5地震前地面長波輻射短臨變化[J]. 張巖,康春麗,馬未宇,姚琪. 地震地磁觀測與研究. 2016(06)
[8]精密引潮力的計算及其影響因素分析[J]. 雷偉偉,張捍衛(wèi),孫茜. 地球物理學(xué)進(jìn)展. 2016(05)
[9]基于正交獨(dú)立成分分析的過程數(shù)據(jù)建模[J]. 羅明英,侍洪波,譚帥. 信息與控制. 2016(05)
[10]基于ICA的重力固體潮信號的潮汐諧波提取[J]. 李巧燕,全海燕. 云南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2015(06)
博士論文
[1]多源衛(wèi)星測高數(shù)據(jù)確定海洋潮汐模型的研究[D]. 李大煒.武漢大學(xué) 2013
碩士論文
[1]重力固體潮信號的獨(dú)立分解與乘性解調(diào)分析及異常信息研究[D]. 高略.昆明理工大學(xué) 2018
[2]基于循環(huán)平穩(wěn)特征的非平穩(wěn)信號分析方法研究[D]. 雷電.電子科技大學(xué) 2016
[3]中國大陸連續(xù)重力數(shù)據(jù)非潮汐量的獲取與初步分析[D]. 徐偉民.中國地震局地球物理研究所 2012
本文編號：2901360
【文章來源】：昆明理工大學(xué)云南省
【文章頁數(shù)】：80 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
地球某點(diǎn)受的太陽引潮力
昆明理工大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文14息，將微弱的異常的調(diào)制信息凸顯。重力固體潮信號主要是地球受太陽、月球等的引潮力形成的混合信號。本文以月球在地球表面產(chǎn)生的引潮力為例分析，太陽對地球產(chǎn)生的引潮力與此類似。當(dāng)月球圍繞地球公轉(zhuǎn)時，兩者之間的距離會發(fā)生改變，這會影響地球受到的月球的引潮力，即月球引力潮汐。本文的重力固體潮信號分解模型如圖2.2所示。以地球上的某點(diǎn)M受到的月球的引潮力為例進(jìn)行分析，各分量間的關(guān)系如下：ghFFF（2.17）21FFFg（2.18）12111FFF（2.19）其中，hF為地傾斜固體潮信號分量，gF為重力固體潮信號分量，1F、11F和12F為平行于赤道平面的信號分量，2F為地球自轉(zhuǎn)軸方向的信號分量。由于2F和地球自轉(zhuǎn)軸平行，所以只受地球公轉(zhuǎn)和月球公轉(zhuǎn)的影響，不受地球自轉(zhuǎn)的影響，主要包含年波、月波等長周期波分量。1F除了受地球自轉(zhuǎn)的作用，還受地球公轉(zhuǎn)和月球公轉(zhuǎn)的影響，所以包含年波、月波、日波等信號分量。圖2.2重力固體潮正交分解模型2.2獨(dú)立成分分析為了獲得源信號，或者為了確定某些信道特征，需要對信號建立一定的模型。
第二章融合獨(dú)立成分分析和互相關(guān)譜分析的算法19勘探角色態(tài)——在全局范圍內(nèi)，每個粒子搜索到的隨機(jī)位置點(diǎn)：tH)1(ig。中心角色態(tài)——每個粒子搜索的最優(yōu)位置：tH)1(ic。開采角色態(tài)——每個粒子在局部區(qū)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體潮信號為9維，所以搜索空間維度為9，用9E表示，本算法是采用單形鄰域不斷搜索，逼近最優(yōu)點(diǎn)的，每次隨機(jī)選取p，q兩個維度構(gòu)成單形鄰域2E的空間，如圖2.4所示。圖2.4ICA搜索機(jī)制在單形鄰域的空間內(nèi)，每一個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，搜索到的四個新中心角色態(tài)位置，分別為)1(,1tHqpil,)1(,2tHqpil,)1(,3tHqpil,)1(,4tHqpil；在t次迭代中，粒子i的中心角色態(tài)位置為)(,tHqpic；在另一個粒子j的第t次迭代中搜索到的三個角色態(tài)中（勘探角色態(tài)、開采角色態(tài)和中心角色態(tài)）中任意選取某一個角色態(tài)粒子位置
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]地震場景下重力固體潮信號互相關(guān)譜分析與異常信息提取[J]. 邢德釗,全海燕. 地球物理學(xué)進(jìn)展. 2019(06)
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[4]基于一種單純形鄰域與多角色進(jìn)化策略算法的重力固體潮信號獨(dú)立成分分析[J]. 全海燕,高略. 地球物理學(xué)進(jìn)展. 2018(04)
[5]重力場的地球動力學(xué)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 孫和平,徐建橋,崔小明. 測繪學(xué)報. 2017(10)
[6]生態(tài)金字塔粒子群優(yōu)化算法[J]. 劉亞紅,張瑋,樊呂彬. 計算機(jī)科學(xué). 2017(10)
[7]基于引潮力位的云南魯?shù)镸_S6.5地震前地面長波輻射短臨變化[J]. 張巖,康春麗,馬未宇,姚琪. 地震地磁觀測與研究. 2016(06)
[8]精密引潮力的計算及其影響因素分析[J]. 雷偉偉,張捍衛(wèi),孫茜. 地球物理學(xué)進(jìn)展. 2016(05)
[9]基于正交獨(dú)立成分分析的過程數(shù)據(jù)建模[J]. 羅明英,侍洪波,譚帥. 信息與控制. 2016(05)
[10]基于ICA的重力固體潮信號的潮汐諧波提取[J]. 李巧燕,全海燕. 云南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2015(06)
博士論文
[1]多源衛(wèi)星測高數(shù)據(jù)確定海洋潮汐模型的研究[D]. 李大煒.武漢大學(xué) 2013
碩士論文
[1]重力固體潮信號的獨(dú)立分解與乘性解調(diào)分析及異常信息研究[D]. 高略.昆明理工大學(xué) 2018
[2]基于循環(huán)平穩(wěn)特征的非平穩(wěn)信號分析方法研究[D]. 雷電.電子科技大學(xué) 2016
[3]中國大陸連續(xù)重力數(shù)據(jù)非潮汐量的獲取與初步分析[D]. 徐偉民.中國地震局地球物理研究所 2012
本文編號：2901360
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