基于形态学-HHT算法的船载地磁三分量信号分析与预处理
2021-12-03刁云云高金耀吴国超蔡晓仙
海洋学研究 2021年3期
关键词:信号
刁云云,高金耀*,吴国超,蔡晓仙,岳 梅
(1.自然资源部 第二海洋研究所,浙江 杭州 310012;2.自然资源部 海底科学重点实验室,浙江 杭州 310012;3.浙江大学 海洋学院,浙江 杭州 310058)
0 引言
地磁场是一种基本的地球物理场,通过X、Y、Z三个方向分量可反映其空间分布特征[1],时间上基本稳定,变化频率接近0 hz。拖曳式地磁测量是海洋磁力信息采集的主要手段,但在南、北极地磁的测量中,受限于水深环境、浮冰、作业效率等因素,通常采用航空或船载地磁三分量系统(STCM)测量。STCM为日本在1972—1975年间开发,已在多个海区采集了矢量地磁数据,精度为50±25 nT[2-7],测得的地磁信号包含真实地磁场、感应磁场、固有磁场、涡流场以及随机磁场,其中随机磁场来自磁力仪的测量噪声、船载电气设备的高频电子干扰、海底沉船、水面船只等铁磁性物质的短时强干扰[8]以及船体转向的脉冲干扰等。
滤波处理是消除随机磁场信号的重要手段。传统的滤波方法是对信号进行快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)获得频谱图,设置截止频率进行去噪处理获得目标信号。但对于频率复杂、随时间非线性、非平稳变化的极地地磁信号,该方法不适用。形态学滤波是基于数学形态学理论发展起来的一种针对非线性、非稳定变化信号的处理方法[9],可用于地球物理信号在时域上的信噪分离。如陈辉 等[10]用该方法对地震信号进行去噪,获得了较高信噪比的地震剖面信息。希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang Transform,HHT)是近年发展起来的一种新的信号处理方法[11-16],与FFT相比,HHT具有保留原信号频率的优势[17]。……
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