基于Huang-Hilbert变换提取重力固体潮的地球物理信息
  • 【摘要】

    Huang-Hilber变换是基于过程采样、用于描述和仿真非线性非平稳过程的一种新方法.它引入了突出信号局部特征的经验模态分解过程,将任意信号分解为有限数目的本征模态函数(IMF),给出了瞬时频率的精确表达;它突破了传统上仅将幅度不变的简谐信号定义为基本信号的局限,使得每个特征模态函数可以是非线性的;它能描绘出信号在任意时刻的瞬时频率分布,有效地揭示信号的内在结构;它能够清楚地定义波间频率调制和波... 展开>>Huang-Hilber变换是基于过程采样、用于描述和仿真非线性非平稳过程的一种新方法.它引入了突出信号局部特征的经验模态分解过程,将任意信号分解为有限数目的本征模态函数(IMF),给出了瞬时频率的精确表达;它突破了传统上仅将幅度不变的简谐信号定义为基本信号的局限,使得每个特征模态函数可以是非线性的;它能描绘出信号在任意时刻的瞬时频率分布,有效地揭示信号的内在结构;它能够清楚地定义波间频率调制和波内频率调制,帮助我们加深对非线性非平稳信号的认识. 本项目采用Huang-Hilbert变换方法,对昆明基准地震台重力固体潮观测站10年长度的重力固体潮观测数据进行了分析研究.与传统的调和分析方法相比,Huang-Hilbert变换不依赖于理论计算值去研究重力固体潮,直接对重力固体潮进行时-频分析,即利用其三维时-频分布,分析任意时刻的频率分布、能量分布.这一直是地球物理工作者所关注的重要课题.采用Huang-Hilbert变换方法,本项目将重力固体潮观测分解为有限个IMF,重点关注其主要成分,并得到了一些初步结果.首先,作为主要成分的两个IMF具有明确的地球物理意义.第一个IMF描述了半日波的频率分布情况和能量分布情况,第二个IMF描述了日波的频率分布情况和能量分布情况.其次,作为主要成分的这两个IMF均表现为一种调频-调幅信号.每一个IMF都是周期调频、周期调幅. 从力源和触发的角度考虑,人们极为关注固体潮与地震的关系,如何使重力固体潮分析在地震预报研究中发挥重要作用已成为当务之急.在本项目研究基础上,可进一步开展地球物理背景的特征分析和地震前兆异常的特征分析,研究重力固体潮地震前兆异常与地震的相关关系,探索Huang-Hilbert变换在地震预报研究中的优越性和适用性,提高地震预报水平.地震过程的非线性非平稳性质,决定了地震预报研究工作必须有相应的技术支撑.Huang-Hilbert变换有望成为地球物理研究和地震预报研究的有力工具. 收起<<

  • 【作者】

    周挚 

  • 【学科专业】

    工学

  • 【授予学位】

    硕士

  • 【授予单位】

    清华大学

  • 【导师姓名】

    山秀明

  • 【学位年度】

    2004

  • 【语种】

    chi

  • 【关键词】

    Huang-Hilber变换%本征模态函数%瞬时频率%重力固体潮的三维时频分布%调频调幅信号