李振亚,肖稳安,张其林,白筱璐,马忠安.小波分析在雷击大气电场波形去噪分析中的应用.气象科学,,(): LI Zhenya,XIAO Wenan,ZHANG Qilin,BAI Xiaolu,MA Zhongan.Wavelet analysis in lightning atmospheric electric field waveform de-noising research.Journal of the Meteorological Sciences,,():
小波分析在雷击大气电场波形去噪分析中的应用
Wavelet analysis in lightning atmospheric electric field waveform de-noising research
投稿时间:2012-09-13  修订日期:2012-11-07
DOI:10.3969/2012jms.0174
中文关键词:  大气电场波  均方误差  小波分析降噪  阈值法  突变性检测
英文关键词:Atmospheric electric field wave  Mean square error  Wavelet analysis of de-nosing  Threshold method  Mutation detection
基金项目:公益性行业(气象)科研专项(GYHY200806014)
作者单位E-mail
李振亚 南京信息工程大学气象灾害省部共建教育部重点实验室, 南京 210044
南京信息工程大学大气物理学院, 南京 210044 
 
肖稳安 南京信息工程大学气象灾害省部共建教育部重点实验室, 南京 210044
南京信息工程大学大气物理学院, 南京 210044 
 
张其林 南京信息工程大学气象灾害省部共建教育部重点实验室, 南京 210044
南京信息工程大学大气物理学院, 南京 210044 
852472348@qq.com 
白筱璐 南京信息工程大学气象灾害省部共建教育部重点实验室, 南京 210044
南京信息工程大学大气物理学院, 南京 210044 
 
马忠安 普洱市气象局防雷中心, 云南普洱 665000  
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中文摘要:
      雷击时大气电场信号中混杂的噪声信号影响人们对真实大气电场信号的分析、提取和使用。文中通过计算仿真信号和去噪前后真实电场信号的均方误差,分析选取不同的小波函数、阈值法和小波分解层数对去噪效果产生的影响。考虑雷击时大气电场信号的信噪比,选用sym5小波和db5小波与minimaxi和rigrsure阈值法结合,且对小波的分解层数选用6~7层,进行大气电场波形的去噪处理,其去噪效果比较理想。最后,将该方法用于实际雷击大气电场波形数据的去噪处理,对进行雷击时电场波形的突变性检测中,在20个样本中有14个在首次雷击前1.5~2 h具有突变过程,占70%,这为将大气电场仪资料引入其他气象参数预报模型提供了切入点。
英文摘要:
      Noise signals mixed in the atmospheric electric field signals when lightning happens make impact on analysis, extraction and use of real atmospheric electric field signals. By calculating the mean square errors between simulated signals and real atmospheric electric field signals before and after de-noising,this paper makes an analysis on the de-noising effect of different wavelet function, threshold method and wavelet decomposition level. Considering ratio of lightning atmospheric electric field signal to noise signal, it gets ideal de-noising effect when selecting sym5 and db5 wavelet combined with minimaxi and rigrsure threshold method, as well as 6-7 wavelet decomposition level.Finally, the method is applied in de-noising the atmospheric electric field waveform data of real lightning strikes. In addition, better results have been got in mutation detection.
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