基于Rao-Blackwellised粒子滤波的岩石声发射信号去噪-论文.pdf

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1、第3O卷第2期交通科学与工程Vo1．30No．22014年6月JoURNALOFTRANSPORTSCIENCEANDENGINEERINGjun．2014文章编号：1674—599X(2014)02—0040—06基于Rao-Blackwellised粒子滤波的岩石石佃声尸发及射信1置号丐去太噪H呆凌同华，刘伟宏，朱亮，吴联迎(长沙理工大学土木与建筑学院，湖南长沙410004)摘要：针对声发射数据采集过程易受随机噪声干扰，提出了Rao—Blackwellised粒子滤波的信号降噪方法。在地震波模型的基础上，建立了声发射信号的状态空间模型。由于两者在某些方面有相通性，从

2、而把降噪问题转为在状态空间模型下的滤波问题。首先，通过对构造信号的仿真实验，验证Rao—Black—wellised粒子滤波能够用于信号滤波；其次，利用Rao—Blackwellised粒子滤波，对石灰岩声发射信号进行降噪处理，并取得较好的滤波效果，从而为处理声发射数据提供一条新途径。关键词：声发射信号；随机噪声；Rao—Blackwellised粒子滤波；状态空间模型；滤波中图分类号：TU459．3文献标识码：AAcousticemissionsignalsdenoisedwithRao—BlackwellisedparticlefilterinrockLINGTon

3、g—hua，IAUWei—hong，ZHULiang，WULian—ying(SchoolofCivilEngineeringandArchitecture，ChangshaUniversityofScience&Technology，Changsha410004，China)Abstract：AstheacousticemissiondatameasurementiSeasilysubiectedtorandomnoisecontamination，Rao—BlackwellisedparticlefilterbasednoiseremovalmethodiSputf

4、or—wardforsignalsindissertation．Becauseofthesimilaritybetweenseismicsignalsanda—cousticemissionsignalsinsomerespects，thestatespacemodelofacousticemissionsig—nalsaccordingtoseismicwaveletmodelisestablished，thusdenoisingproblemsareturnedintofilteringproblemsunderthestatespacemodelbythesimu

5、lationofthesyn—theticsigna1．TheresultsshowthattheRBPFcanbeappliedtosignalfiltering．AcousticemissionsignalsdenoisedwithRBPFinlimestonecanbeasagoodeffectivenessoffilte—ring，whichcanprovideanewwayfordealingwithacousticemissiondata．Keywords：acousticemissionsignals；randomnoise；RBPF；statespace

6、model；filtering在岩石声发射的信号处理中，信号去噪是最滤波、带通滤波及带阻滤波等)。例如：白噪声分基础、也是最关键的一项工作。目前，信号去噪处布于整个频域范围内，传统的频域方法已经不能理的方法主要有两种：频域和时间一空间域分析清除噪声成分。相反，一种基于噪声统计特性的方法。假设噪声和期望信号成分在频域范围内相状态空间方法被用来去除噪声成分。在时域上建互不重叠，可以通过频域方法滤除噪声(如：高通立起来的常用滤波有：维纳滤波、卡尔曼滤波收稿日期：2014～03～20基金项目：国家自然科学基金资助项目(51278071)作者简介：凌同华(1968一)，男，长沙理

7、工大学教授，博士生导师。第2期凌同华，等：基于Rao-Blackwellised粒子滤波的岩石声发射信号去噪41及扩展卡尔曼滤波等。维纳滤波局限于处理线性平稳静态过程，并具有很好的效果。卡尔曼滤波2Rao-Blackwellised粒子滤波常被用于处理非静态过程的信号。当需要确保滤波精度时，动态系统需满足线性且噪声服从高斯2．1RBPF方法白噪声分布。另外，扩展卡尔曼滤波已被用来处由于声发射信号的采集频率比较高(通常在理非线性系统，但对预测状态的估值问题仍需线兆赫兹以上)，粒子滤波需要大量的样本点来组建性化处理，噪声要求服从高斯分布。后验