Modern methods of processing and analysis of geophysical pulse signals

Abstract

В Институте космофизических исследований и распространения радиоволн выполняются исследования различных физических полей. Часто регистрируемые в ходе таких исследований сигналы имеют импульсную природу, т. е. представляют собой последовательности импульсов. В настоящей работе описаны современные методы цифровой обработки сигналов, применяющиеся для анализа импульсных геофизических сигналов. Для поиска фрагментов сигнала, содержащих аномалии, применяется цифровая фильтрация по семи частотным диапазонам и последующее усреднение на интервалах длительностью 1 с. Для выделения отдельных импульсов в условиях постоянно присутствующего нестационарного шума используется адаптивная пороговая схема. Для шумоподавления и выделения информативной составляющей сигнала применяется вейвлет-обработка. Для анализа частотно-временной структуры импульсов авторы предлагают использовать метод разреженной аппроксимации. Для анализа особенностей формы импульсов используется преобразование импульса в бинарную матрицу, однозначно определяющую форму импульса. The studies of various physical fields are conducted at Institute of cosmophysical research and radio wave propagation. The signals recorded during such studies often have pulse nature, i. e., they are sequences of pulses. The paper observes modern methods of digital signal processing which can be used for the analysis of geophysical pulse signals. To search for signal fragments which contain anomalies, the digital filtering within seven frequency bands and further averaging over 1-second intervals are proposed. To isolate single pulses under conditions of permanent background noise, the adaptive threshold scheme is used. To remove noise and to separate the informal part of the signals, wavelet thresholding is applied. To analyse the time- frequency content of pulses, the authors offer sparse approximation method. To study peculiarities of pulse shape, the transformation of a pulse into the binary matrix which uniquely determines the pulse form.