基于模態(tài)分解的MEMS矢量水聽器信號去噪及應(yīng)用.pdf

1、矢量水聽器是在標(biāo)量水聽器基礎(chǔ)上發(fā)展的一種新形式，以其在定位定向方面優(yōu)于標(biāo)量水聽器而成為研究的熱門方向，再將微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)應(yīng)用于矢量水聽器更是一種創(chuàng)新方法和創(chuàng)新原理的嘗試。MEMS矢量水聽器具有矢量性、體積小、一致性好和可批量生產(chǎn)等優(yōu)勢。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，MEMS矢量水聽器種類日趨繁多并且其性能也逐漸變得成熟，但其在接收信號數(shù)據(jù)時仍會混入噪聲，為能更好地進(jìn)行下一步的目標(biāo)定向定位或是成像研究，需要先對水聽器陣列信號進(jìn)行去噪

2、處理。
　　本文系統(tǒng)地研究了不同的模態(tài)分解方法在MEMS矢量水聽器信號去噪及應(yīng)用。利用仿真信號數(shù)據(jù)和中北大學(xué)國防重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在汾河進(jìn)行的汾機(jī)實(shí)測數(shù)據(jù)驗(yàn)證了不同模態(tài)分解的去噪效果和性能指標(biāo)。論文主要研究的內(nèi)容包括:
　　(1)傳統(tǒng)的信號去噪方法，如傅里葉變換法、自適應(yīng)去噪法和形態(tài)濾波法等，在應(yīng)用于水聲微弱信號中都有一定的去噪效果，但也存在一定的不足之處。本文利用模態(tài)分解方法對含噪信號分解的直觀性和易實(shí)現(xiàn)性，先對仿真含噪信號進(jìn)行分

3、解處理，然后根據(jù)模態(tài)分解方法的去噪原理對分解信號進(jìn)行去噪處理，得到了不同方法對仿真信號的去噪效果和性能指標(biāo)，對比仿真實(shí)驗(yàn)的去噪效果和性能指標(biāo)得出變分模態(tài)分解方法較一系列的經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解方法更優(yōu)。
　　(2)由于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解方法在分解含噪信號時所產(chǎn)生的模態(tài)混疊影響，導(dǎo)致在選取固有模態(tài)函數(shù)時會產(chǎn)生信號失真和去噪效果差的問題，本文通過對分解后的固有模態(tài)函數(shù)進(jìn)行有針對性的再去噪處理來提升算法的去噪能力。根據(jù)信號處理的基本知識，隨機(jī)噪聲基本都

4、處于高頻部分，將含有大部分噪聲的固有模態(tài)函數(shù)直接舍去或是再利用小波閾值去噪和小波包去噪分別處理有明顯信號的固有模態(tài)函數(shù)，進(jìn)一步提升去噪效果和降低信號失真。
　　(3)由于汾機(jī)實(shí)測數(shù)據(jù)的復(fù)雜性，只利用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解方法不能很好地去除實(shí)測數(shù)據(jù)中的噪聲。根據(jù)對汾機(jī)實(shí)測數(shù)據(jù)的頻譜分析，得到實(shí)測數(shù)據(jù)不僅有高頻的隨機(jī)噪聲，而且還有低頻的漂移干擾。結(jié)合實(shí)際問題需要，本文將經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解方法與小波去噪相結(jié)合的方法應(yīng)用到實(shí)測數(shù)據(jù)去噪處理中，得到了源余弦