煤系地層接收彈性波信號的盲源分離方法研究.pdf

1、本課題來源于國家自然科學(xué)基金項目“基于連續(xù)震源的煤層反射式槽波精細探測理論”。針對國家自然科學(xué)基金項目中，需要在對煤系地層所接收的彈性波信號的混合模型和源信號無法精確獲知的情況下，從觀測信號中分離出各源信號。本課題旨在研究設(shè)計適于煤系地層下接收彈性波信號的盲源分離算法。
　?。?）詳細敘述了盲源分離的國內(nèi)外發(fā)展歷程并對不同算法的不同應(yīng)用進行分類；闡述了盲源分離的基礎(chǔ)知識和分離要求，確定煤系地層的噪聲環(huán)境和彈性波的傳輸特性，明確了煤

2、系地層接收彈性波信號盲源分離算法的設(shè)計要求。
　?。?）選取合適的基于負熵的FastICA算法的非線性函數(shù)和正交化公式，與自然梯度算法分別處理煤系地層接收到的混合彈性波信號，經(jīng)過Matlab仿真實驗成功實現(xiàn)混合信號分離。驗證非高斯性判據(jù)和似然度判據(jù)與互信息判據(jù)的本質(zhì)相同性，從而證明基于負熵的FastICA算法、自然梯度算法和基于互信息的FastICA算法均能實現(xiàn)煤系地層下接收彈性波信號的盲源分離，并驗證了獨立分量分析算法存在的分離

3、順序和分離信號幅值不確定的兩個固有問題。
　?。?）提出一種新的非正交分解算法。傳統(tǒng)經(jīng)典算法獨立分量分析等需要滿足觀測信號數(shù)不少于源信號、獨立成分必須是非高斯分布等前提條件，大大降低了獨立分量分析在實際煤系地層下彈性波信號盲源分離的實用性。提出的新的非正交分解算法無需滿足以上前提條件，利用相關(guān)分析從單一觀測信號中選擇初等函數(shù)，然后，用這些功能函數(shù)作為非正交信號分解算法的基從1個混合信號中逐一分離出不同的源信號。利用該算法對由方波、