一种用于时变重力场的EMD滤波方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于时变重力场的EMD滤波方法及系统。该用于时变重力场的EMD滤波方法包括：获取等效水高数据；等效水高数据是由时变重力场模型数据计算得到的；对等效水高数据按纬度带分别进行经验模态分解，得到有限个固有模态函数分量和一个残余分量；计算等效水高数据与各固有模态函数分量之间的互相关系数；将所有互相关系数中第一个局部极小值点对应的固有模态函数分量确定为混叠模态分量；基于混叠模态分量之后的固有模态函数分量与残余分量进行重构，得到去噪后的等效水高数据。本发明专利技术能增强噪声去除能力，提高滤波后的信号信噪比。信噪比。信噪比。

【技术实现步骤摘要】
一种用于时变重力场的EMD滤波方法及系统


[0001]本专利技术涉及卫星数据滤波领域，特别是涉及一种用于时变重力场的EMD滤波方法及系统。

技术介绍

[0002]由于受低低跟踪重力测量卫星载荷的仪器测量误差、卫星轨道误差等影响，由Level
‑
2时变重力场模型数据反演的地表质量变化的结果存在着明显的南北条带噪声，因此必须对时变重力场模型数据进行滤波处理来消除条带噪声的影响。
[0003]目前，针对时变重力场模型数据去除条带噪声的方法主要有两种，一种是高斯类滤波，通过降低球谐系数中高阶次位系数的权重来达到去除噪声的效果。这种方法在去除噪声的同时也抑制了真实的地球物理信号，导致重力场模型的空间分辨率降低。另一种是去相关方法，通过扣除位系数之间的相关性实现去除噪声的目的。这种方法在高纬度地区有着较好的去除噪声效果，但是在赤道附近区域的滤波效果不理想。因此，目前的条带噪声去除方法的噪声去除能力和滤波后的信号信噪比都有待提高。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要提供一种用于时变重力场的EMD滤波方法及系统，以增强噪声去除能力，提高滤波后的信号信噪比。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种用于时变重力场的EMD滤波方法，包括：
[0007]获取等效水高数据；所述等效水高数据是由时变重力场模型数据计算得到的；
[0008]对所述等效水高数据按纬度带分别进行经验模态分解，得到有限个固有模态函数分量和一个残余分量；/>[0009]计算所述等效水高数据与各所述固有模态函数分量之间的互相关系数；
[0010]将所有互相关系数中第一个局部极小值点对应的固有模态函数分量确定为混叠模态分量；
[0011]基于所述混叠模态分量之后的固有模态函数分量与所述残余分量进行重构，得到去噪后的等效水高数据。
[0012]可选的，所述获取等效水高数据，具体包括：
[0013]获取时变重力场模型数据；所述时变重力场模型数据是由重力测量卫星获取的全球时变重力场信息；
[0014]基于所述时变重力场模型数据计算得到等效水高数据。
[0015]可选的，所述对所述等效水高数据按纬度带分别进行经验模态分解，得到有限个固有模态函数分量和一个残余分量，具体为：
[0016][0017]其中，θ表示纬度，x
θ
(λ)表示θ纬度带上第λ个采样点处的等效水高数据，imf
θ,i
(λ)表示θ纬度带上第λ个采样点处的等效水高数据分解出的第i个固有模态函数分量，r
θ
(λ)表示θ纬度带上第λ个采样点处的等效水高数据分解出的残余分量，λ为采样点编号，n为θ纬度带等效水高数据分解出的固有模态函数分量的总个数。
[0018]可选的，所述计算所述等效水高数据与各所述固有模态函数分量之间的互相关系数，具体为：
[0019][0020]其中，θ表示纬度，x
θ
表示θ纬度带等效水高数据，imf
θ,i
表示θ纬度带等效水高数据分解出的第i个固有模态函数分量，R(x
θ
,imf
θ,i
)表示θ纬度带等效水高数据与第i个固有模态函数分量之间的互相关系数，x
θ
(λ)表示θ纬度带上第λ个采样点处的等效水高数据，imf
θ,i
(λ)表示θ纬度带上第λ个采样点处的等效水高数据分解出的第i个固有模态函数分量，λ为采样点编号，t表示θ纬度带上采样点个数，表示θ纬度带等效水高数据的平均值,表示θ纬度带上等效水高数据的第i个固有模态函数分量的平均值。
[0021]可选的，在所述将所有互相关系数中第一个局部极小值点对应的固有模态函数分量确定为混叠模态分量之前，还包括：
[0022]判断所有互相关系数中是否存在局部极小值；
[0023]若否，则将第一个固有模态函数分量确定为混叠模态分量。
[0024]可选的，所述基于所述混叠模态分量之后的固有模态函数分量与所述残余分量进行重构，得到去噪后的等效水高数据，具体为：
[0025][0026]其中，θ表示纬度，y
θ
(λ)表示去噪后θ纬度带上第λ个采样点处的等效水高数据，imf
θ,i
(λ)表示θ纬度带上第λ个采样点处的等效水高数据分解出的第i个固有模态函数分量，r
θ
(λ)表示θ纬度带上第λ个采样点处的等效水高数据分解出的残余分量，λ为采样点编号，n为θ纬度带等效水高数据分解出的固有模态函数分量的总个数，k表示混叠模态分量的编号，k+1表示模态分界点的编号。
[0027]本专利技术还提供了一种用于时变重力场的EMD滤波系统，包括：
[0028]等效水高数据获取模块，用于获取等效水高数据；所述等效水高数据是由时变重力场模型数据计算得到的；
[0029]模态分解模块，用于对所述等效水高数据按纬度带分别进行经验模态分解，得到有限个固有模态函数分量和一个残余分量；
[0030]互相关系数计算模块，用于计算所述等效水高数据与各所述固有模态函数分量之间的互相关系数；
[0031]混叠模态分量确定模块，用于将所有互相关系数中第一个局部极小值点对应的固有模态函数分量确定为混叠模态分量；
[0032]模态重构模块，用于基于所述混叠模态分量之后的固有模态函数分量与所述残余分量进行重构，得到去噪后的等效水高数据。
[0033]可选的，所述等效水高数据获取模块，具体包括：
[0034]数据获取单元，用于获取时变重力场模型数据；所述时变重力场模型数据是由重力测量卫星获取的全球时变重力场信息；
[0035]等效水高计算单元，用于基于所述时变重力场模型数据计算得到等效水高数据。
[0036]可选的，所述模态分解模块，具体为：
[0037][0038]其中，θ表示纬度，x
θ
(λ)表示θ纬度带上第λ个采样点处的等效水高数据，imf
θ,i
(λ)表示θ纬度带上第λ个采样点处的等效水高数据分解出的第i个固有模态函数分量，r
θ
(λ)表示θ纬度带上第λ个采样点处的等效水高数据分解出的残余分量，λ为采样点编号，n为θ纬度带等效水高数据分解出的固有模态函数分量的总个数。
[0039]可选的，所述互相关系数计算模块，具体为：
[0040][0041]其中，θ表示纬度，x
θ
表示θ纬度带等效水高数据，imf
θ,i
表示θ纬度带等效水高数据分解出的第i个固有模态函数分量，R(x
θ
,imf
θ,i
)表示θ纬度带等效水高数据与第i个固有模态函数分量之间的互相关系数，x
θ
(λ)表示θ纬度带上第λ个采样点处的等效水高数据，imf
θ,i
(λ)表示θ纬度带上第λ个采样点处本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于时变重力场的EMD滤波方法，其特征在于，包括：获取等效水高数据；所述等效水高数据是由时变重力场模型数据计算得到的；对所述等效水高数据按纬度带分别进行经验模态分解，得到有限个固有模态函数分量和一个残余分量；计算所述等效水高数据与各所述固有模态函数分量之间的互相关系数；将所有互相关系数中第一个局部极小值点对应的固有模态函数分量确定为混叠模态分量；基于所述混叠模态分量之后的固有模态函数分量与所述残余分量进行重构，得到去噪后的等效水高数据。2.根据权利要求1所述的一种用于时变重力场的EMD滤波方法，其特征在于，所述获取等效水高数据，具体包括：获取时变重力场模型数据；所述时变重力场模型数据是由重力测量卫星获取的全球时变重力场信息；基于所述时变重力场模型数据计算得到等效水高数据。3.根据权利要求1所述的一种用于时变重力场的EMD滤波方法，其特征在于，所述对所述等效水高数据按纬度带分别进行经验模态分解，得到有限个固有模态函数分量和一个残余分量，具体为：其中，θ表示纬度，x
θ
(λ)表示θ纬度带上第λ个采样点处的等效水高数据，imf
θ,i
(λ)表示θ纬度带上第λ个采样点处的等效水高数据分解出的第i个固有模态函数分量，r
θ
(λ)表示θ纬度带上第λ个采样点处的等效水高数据分解出的残余分量，λ为采样点编号，n为θ纬度带等效水高数据分解出的固有模态函数分量的总个数。4.根据权利要求1所述的一种用于时变重力场的EMD滤波方法，其特征在于，所述计算所述等效水高数据与各所述固有模态函数分量之间的互相关系数，具体为：其中，θ表示纬度，x
θ
表示θ纬度带等效水高数据，imf
θ,i
表示θ纬度带等效水高数据分解出的第i个固有模态函数分量，R(x
θ
,imf
θ,i
)表示θ纬度带等效水高数据与第i个固有模态函数分量之间的互相关系数，x
θ
(λ)表示θ纬度带上第λ个采样点处的等效水高数据，imf
θ,i
(λ)表示θ纬度带上第λ个采样点处的等效水高数据分解出的第i个固有模态函数分量，λ为采样点编号，t表示θ纬度带上采样点个数，表示θ纬度带等效水高数据的平均值,表示θ纬度带上等效水高数据的第i个固有模态函数分量的平均值。5.根据权利要求1所述的一种用于时变重力场的EMD滤波方法，其特征在于，在所述将所有互相关系数中第一个局部极小值点对应的固有模态函数分量确定为混叠模态分量之前，还包括：
判断所有互相关系数中是否存在局部极小值；若否，则将第一个固有模态函数分量确定为混叠模态分量。6.根据权利要求1所述的一种用于时变重力场的EMD滤波方法，其特征在于，所述基于所述混叠模态分量之后的固有模态函数分量与所述残余分量进行重构，得到去噪后的等效水高数据，具体为：其中，θ表示纬度，y
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【专利技术属性】
技术研发人员：常克武，艾尚校，肖云，任飞龙，
申请(专利权)人：中国人民解放军六一五四零部队西安航天天绘数据技术有限公司，
类型：发明
国别省市：