[发明专利]一种用于时变重力场的EMD滤波方法及系统

说明书

本发明公开了一种用于时变重力场的EMD滤波方法及系统。该用于时变重力场的EMD滤波方法包括：获取等效水高数据；等效水高数据是由时变重力场模型数据计算得到的；对等效水高数据按纬度带分别进行经验模态分解，得到有限个固有模态函数分量和一个残余分量；计算等效水高数据与各固有模态函数分量之间的互相关系数；将所有互相关系数中第一个局部极小值点对应的固有模态函数分量确定为混叠模态分量；基于混叠模态分量之后的固有模态函数分量与残余分量进行重构，得到去噪后的等效水高数据。本发明能增强噪声去除能力，提高滤波后的信号信噪比。

技术领域

本发明涉及卫星数据滤波领域，特别是涉及一种用于时变重力场的EMD滤波方法及系统。

背景技术

由于受低低跟踪重力测量卫星载荷的仪器测量误差、卫星轨道误差等影响，由Level-2时变重力场模型数据反演的地表质量变化的结果存在着明显的南北条带噪声，因此必须对时变重力场模型数据进行滤波处理来消除条带噪声的影响。

目前，针对时变重力场模型数据去除条带噪声的方法主要有两种，一种是高斯类滤波，通过降低球谐系数中高阶次位系数的权重来达到去除噪声的效果。这种方法在去除噪声的同时也抑制了真实的地球物理信号，导致重力场模型的空间分辨率降低。另一种是去相关方法，通过扣除位系数之间的相关性实现去除噪声的目的。这种方法在高纬度地区有着较好的去除噪声效果，但是在赤道附近区域的滤波效果不理想。因此，目前的条带噪声去除方法的噪声去除能力和滤波后的信号信噪比都有待提高。

发明内容

基于此，有必要提供一种用于时变重力场的EMD滤波方法及系统，以增强噪声去除能力，提高滤波后的信号信噪比。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种用于时变重力场的EMD滤波方法，包括：

获取等效水高数据；所述等效水高数据是由时变重力场模型数据计算得到的；

对所述等效水高数据按纬度带分别进行经验模态分解，得到有限个固有模态函数分量和一个残余分量；

计算所述等效水高数据与各所述固有模态函数分量之间的互相关系数；

将所有互相关系数中第一个局部极小值点对应的固有模态函数分量确定为混叠模态分量；

基于所述混叠模态分量之后的固有模态函数分量与所述残余分量进行重构，得到去噪后的等效水高数据。

可选的，所述获取等效水高数据，具体包括：

获取时变重力场模型数据；所述时变重力场模型数据是由重力测量卫星获取的全球时变重力场信息；

基于所述时变重力场模型数据计算得到等效水高数据。

可选的，所述对所述等效水高数据按纬度带分别进行经验模态分解，得到有限个固有模态函数分量和一个残余分量，具体为：

其中，θ表示纬度，x_θ(λ)表示θ纬度带上第λ个采样点处的等效水高数据，imf_θ,i(λ)表示θ纬度带上第λ个采样点处的等效水高数据分解出的第i个固有模态函数分量，r_θ(λ)表示θ纬度带上第λ个采样点处的等效水高数据分解出的残余分量，λ为采样点编号，n为θ纬度带等效水高数据分解出的固有模态函数分量的总个数。

可选的，所述计算所述等效水高数据与各所述固有模态函数分量之间的互相关系数，具体为：