【CN109765624A】一种基于变分模态分解的频率域航空电磁数据去噪方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910126102.0

(22)申请日 2019.02.20

(71)申请人 吉林大学

地址 130000 吉林省长春市前进大街2699

号

(72)发明人 霍祉君　

(74)专利代理机构 成都众恒智合专利代理事务

所(普通合伙) 51239

代理人 黄芷

(51)Int.Cl.

G01V 3/11(2006.01)

(54)发明名称

一种基于变分模态分解的频率域航空电磁

数据去噪方法

(57)摘要

本发明公开了一种基于变分模态分解的频

率域航空电磁数据去噪方法，主要解决航空电磁

数据噪声源多且特性复杂并与有效信号混叠的

问题。该方法通过检测频率域航空电磁仪器系统

采集的原始数据，得到测线电磁剖面数据；采用

变分模态分解对航空电磁剖面数据滤波处理，抑

制信号中的人文噪声和天电噪声。通过上述方法

步骤，本发明可以同时在频率域和空间域上对天

电噪声和人文噪声进行有效抑制。此外，在保证

提高数据信噪比的情况下有较高的运算效率。因

此，

具有很高的使用价值和推广价值。权利要求书3页 说明书7页 附图6页CN 109765624 A 2019.05.17

C N 109765624

A

1.一种基于变分模态分解的频率域航空电磁数据去噪方法，其特征在于，包括如下步骤：

(S10)将航空电磁数据输入基于频率域的航空电磁系统；

(S20)航空电磁系统对输入数据进行读取与预处理，获得未去噪的电磁剖面数据；

(S30)对所获得的电磁剖面数据采用变分模态分解算法进行处理，分离出预设个数的固有模态函数分量；

(S40)对分离出的各个模态分量波形进行Hilbert变换，并将获得的Hilbert变换结果进行有效模态重构，获取所需的去噪后的电磁剖面数据。

2.根据权利要求1所述的一种基于变分模态分解的频率域航空电磁数据去噪方法，其特征在于，所述步骤(S20)具体为读取基于频率域的航空电磁系统获得的电磁数据，对数据按若干测点形成的测线分布进行排列整理，并对其进行预处理；其中测点即为按比例尺选定的航空电磁系统观测点位，测线为沿一条直线布置的观测点组成的观测线；通过数据长度和归一化计算其采样频率和采样间隔，获得对应的时间序列和频率序列。

3.根据权利要求2所述的一种基于变分模态分解的频率域航空电磁数据去噪方法，其特征在于，所述步骤(S30)具体如下：

(S31)固有模态函数定义为：

u k (t)＝A k (t)cos[φk (t)] (1)，

式中A k (t)为uk(t)的瞬时幅值函数，t为采样间隔时间，φk (t)为瞬时相位函数：ωk (t)＝φ'k (t)，ωk为u k (t)的瞬时频率；

(S32)确定由航空电磁数据分解出的固有模态函数分量个数K，则由变分模态分解建立

的约束变分数学模型表达式为：

式中，σ(t)为脉冲函数，j为虚数单位，s.t.为约束目标函数，f代表需进行分解的航空电磁数据信号，引入扩展拉格朗日乘子函数，

得到下式：

式中α为二次惩罚因子，λ为Lagrange算子，运算符号||||2表示求该函数的欧几里德范数；

(S33)通过不断更新模态分量u k 、中心频率ωk 和Lagrange算子λ求得式(3)的最优解，更新公式如下：

权　利　要　求　书1/3页2CN 109765624 A