摘 要:变形监测过程受多种因素的影响,变形信号在不同尺度下表现出不同的特征。结合小波分析多尺度特点和信息熵对信息复杂性的表征能力,将多分辨率分析后得到的小波系数和小波能量加窗处理,实现小波时间熵和小波能量熵测度。构造变形信号,对两种小波熵的参数选取,突变点探测能力,抗噪声能力分别进行比较和分析,并将两种小波熵应用于GPS 连续运行站变形监测数据突变点检测。经试验分析,小波时间熵适用于频带成分简单的弱突变信息的探测;而对于复杂的,强噪声背景下的突变点检测,运用小波能量熵有更好的效果。
关键词:变形信号;小波时间熵;小波能量熵;突变点检测
中图分类号:TN911.6 文献标识码:A 文章编号:2096-4706(2018)01-0074-04
Comparison and Analysis of Mutation Point Detection Ability of Two Wavelets Entropy
ZHANG Shengwei1,ZHANG Huarong2,HE Dongxiao1,MA Kebo1
(1.Rizhao Oceanic and Fisheries Research Institute,Rizhao 276826,China;2.Shandong Water Conservancy Polytechnic College,Rizhao 276826,China)
Abstract:The deformation monitoring process is influenced by many factors, and the deformation signals show different characteristics at different scales. Combined with the multi-scale characteristics of wavelet analysis and the ability of information entropy to information complexity,the wavelet coefficients and wavelet energy window processing of multi-resolution analysis are applied to realize wavelet time entropy and wavelet energy entropy measurement. To construct the deformation signal,we compare and analyze the two kinds of wavelet entropy's parameter selection,the detection ability of the sudden change point and the anti noise ability,and apply the two kinds of wavelet entropy to the detection of abrupt change points in the deformation monitoring data of GPS continuous operation station. The experimental analysis shows that the wavelet time entropy is suitable for detecting the weak mutation information with simple components,while for the complex and strong noise background,the wavelet energy entropy has better effect.
Keywords:deformation signal;wavelet time entropy;wavelet energy entropy;detection of mutation point
参考文献:
[1] 曲国庆. 非线性大地测量信号小波分析理论与应用(第一版)[M]. 北京:测绘出版社,2011.
[2] Donald B.Percival,Andrew T.Walden.Wavelet Methods for Time Series Analysis [M] .Endland:Cambridge University,2000.
[3] 刘密歌,李小斌,尹月琴. 基于极大似然估计的奇异点检测 [J]. 现代电子技术,2011,34(11):82-84.
[4] 李喜盼,扈静,李海刚. 基于小波分析的GPS 动态变形数据粗差识别模型研究 [J]. 测绘通报,2011(4):7-9.
[5] 周建萍. 基于提升小波的电压暂态奇异点检测 [J]. 上海电力学院学报,2010,26(6):564-566.
[6] 王潜心,徐天河,许国昌. 粗差检测与抗差估计相结合的方法在动态相对定位中的应用 [J]. 武汉大学学报:信息科学版,2011,36(4):476-480.
[7] 金宁德,李伟波. 非线性时间序列的符号化方法研究 [J].动力学与控制学报,2004,2(3):54-59.
[8] 何正友,蔡玉梅,钱清泉. 小波熵理论及其在电力系统故障检测中的应用研究 [J]. 中国机电工学报,2005,25(5):38-43.
[9] 印欣运,何永勇,彭志科. 小波熵及其在状态趋势分析中的应用 [J]. 振动工程学报,2004,6,17(2):165-169.
[10] B.K.Panigrahi,V.R.Pandi.Optimal feature selection for classification of Power quality disturbances using wavelet Packet- based fuzzy k-nearest neighbour algorithm [J].IET Generation,Transmission and Distribution,2009,3(3):296-306.
[11] 张荣标,胡海燕,冯友兵. 基于小波熵的微弱信号检测方法研究 [J]. 仪器仪表学报,2007,28(11):2078-2084.
[12] 谭善文,秦树人,汤宝平. 小波基时频特性及其在分析突变信号中的应用 [J]. 重庆大学学报,2001,24(2):12-17.
作者简介::张胜伟(1985.07 -),汉族,山东郓城人,中级 工程师,硕士研究生。研究方向:大地测量学与测量工程;张华荣 (1987.08 -),汉族,山东齐河人,助工,硕士研究生。研究方 向:大地测量学与测量工程;何冬晓(1980.12 -),汉族,山东 临沂人,中级工程师,硕士研究生。研究方向:自然地理;马克波 (1976.05 -),汉族,山东日照人,中级工程师,本科,学士, 研究方向:水产养殖。