分数阶S变换及其在高精度地震信号时频分析中的应用研究
  • 【摘要】

    分数域时频分析方法由于其独特的优点,为传统时频分析带来新思路,成为目前时频分析研究的一个热点.分数阶傅立叶变换可以看作是对时频面的旋转,通过旋转来突破传统时频带宽积对时频分辨率的最小值限制,得到聚集性更好的时频分析结果.目前已有很多将传统时频分析方法和分数阶傅立叶变换结合的例子,使的新的时频分析方法具有两者的优点.由于分数阶傅立叶变换的特点,分数域时频分析方法对于地震信号的处理具有独特优势,预示了... 展开>>分数域时频分析方法由于其独特的优点,为传统时频分析带来新思路,成为目前时频分析研究的一个热点.分数阶傅立叶变换可以看作是对时频面的旋转,通过旋转来突破传统时频带宽积对时频分辨率的最小值限制,得到聚集性更好的时频分析结果.目前已有很多将传统时频分析方法和分数阶傅立叶变换结合的例子,使的新的时频分析方法具有两者的优点.由于分数阶傅立叶变换的特点,分数域时频分析方法对于地震信号的处理具有独特优势,预示了分数域时频分析方法在地震信号处理中的应用前景.借鉴前人的思想,本文在广义S变换的基础上,提出分数阶广义S变换(Fractional Generalized S transform, FrGST),并研究了该方法在高精度地震信号中的应用.本文主要研究内容有:
    (1)研究了目前常用的几种时频分析方法,如短时傅立叶变换、Cohen类双线性时频分布、S变换及广义S变换、分数阶傅立叶变换等,总结了各时频分析方法的优点与不足.
    (2)通过研究常见的几种广义S变换,学习其改善方法,在其基础上得到窗函数能量归一化的GST并将其和分数阶傅立叶变换相结合,得到分数阶广义S变换.
    (3)对FrGST的窗函数进行了详细分析,给出了FrGST的窗函数和未经过归一化的窗函数三维仿真图,证明能量归一化的窗函数可以抑制在未经过归一化的GST窗函数中出现的高频加权现象,即能得到更加准确的时频谱图.
    (4)通过研究分数域的采样定理以及最优阶定理,将其应用于FrGST.通过对理论信号以及实际地震信号的仿真以及对比,证明了FrGST时频分析效果要优于ST和GST.
    (5)本文研究了时频分析方法在高精度地震信号的应用,介绍了常见的应用如地层吸收补偿、瑞利面波频散分析和时频域波场分离与去噪.最后主要是将FrGST 应用于地震信号的谱分解及属性提取中.针对常用的频率属性-单频属性、瞬时频率属性以及均方根频率,文章给出了计算思路并采用FrGST进行了仿真. 收起<<

  • 【作者】

    余兰 

  • 【学科专业】

    信号与信息处理

  • 【授予学位】

    硕士

  • 【授予单位】

    电子科技大学

  • 【导师姓名】

    彭真明

  • 【学位年度】

    2014

  • 【语种】

    chi

  • 【关键词】

    能量归一化窗%分数阶广义S变换%谱分解%时频分析%地震信号