基于BLCS-AME的爆破地震波信号EMD端点效应抑制研究

摘要

针对爆破地震波信号经验模态分解(Empirical Mode Decomposition, EMD)固有的端点效应问题，提出了一种基于边界局部特征尺度自适应匹配延拓(Boundary Local Characteristic Scale and Adaptive Matching Extension, BLCS-AME)的EMD端点效应抑制方法。该方法将原始信号全局时间参数之间的内在联系和信号在端点处幅值参数的局部变化趋势进行联合考虑，得到了延拓后的边界局部特征尺度(BLCS),再以BLCS为研究对象，在原始信号中找到与BLCS匹配度最高的一组时间序列，最后将该时间序列平移到端点处进行EMD,即可实现基于BLCS-AME的EMD端点效应抑制处理。通过多种方法仿真信号EMD端点效应抑制的对比分析，可得出结论：与常规端点效应抑制方法相比，BLCS-AME方法对EMD端点效应具有更好的抑制能力，能够得到精度更高的固有模态函数(Intrinsic Mode Function, IMF),研究结果更能反映信号的内在属性。最后将该方法用于实际爆破地震波信号EMD中，进一步验证该方法能够有效抑制爆破地震波信号EMD过程中产生的端点效应，有利于爆破地震波信号细节特征参数的提取，得到反映爆破地震波信号内在属性的特征参数，对爆破地震波危害控制具有重要的现实意义。

关键词

经验模态分解 / 端点效应 / 固有模态函数 / 爆破地震波

基金资助

国家自然科学基金资助项目(41672260、41907259); 湖北省教育厅中青年人才项目(Q20202701)