NMF的有监督算法在瞬变电磁信号降噪中的应用

熊松龄,曾庆宁,龙 超,王师琦,祁潇潇,郑展恒

(1.桂林电子科技大学信息与通信学院,广西桂林541004;2.桂林电子科技大学认知无线电与信息处理教育部重点实验室,广西桂林541004)

瞬变电磁法是一种重要的地球物理勘探方法。该方法根据电磁感应原理,利用不接地回线或接地线源向地下发送一次场,在其激发下,地下地质体中激励起二次场,通过分析、处理二次场信号,达到探测地下地质体的目的[1]。瞬变电磁法具有较高的探测和分辨能力,已被广泛应用于煤矿、金属矿和油气田等地下目标的勘探工作[2-6]。

在野外作业时,用瞬变电磁法采集到的信号会受到各种噪声的干扰,比如:天电噪声、工频干扰等,特别是在瞬变电磁信号的晚期,噪声严重时,甚至会淹没干净的瞬变电磁信号,这些噪声严重影响了瞬变电磁信号的后续处理工作。对此,在瞬变电磁信号处理前期,人们研究了各种噪声的特性,提出了多种降噪方法,大致可分为3类:传统方法、子空间法和基于深度学习的方法。传统方法主要有小波变换[7-8]、Hilbert-Huang变换[9]和卡尔曼滤波[10]等。利用小波变换来对瞬变电磁信号降噪时,存在小波选择困难的问题,也就是缺乏自适应性。Hilbert-Huang变换存在端点效应等问题,降噪效果不够理想。对于卡尔曼滤波来说,这种适用于线性系统的降噪方法对于按指数规律下降的非线性瞬变电磁信号的处理能力有限。子空间法主要有奇异值分解[11]等。相比于传统方法,虽然奇异值分解法降噪效果有所提高,但一直难以确定有效的奇异值,其处理步骤也比较复杂。……