雪深超声测量中TOF估计及其误差补偿研究

摘要

雪深超声测量中渡越时间(Time of Flight,TOF)的估计是一关键问题,对此将集成经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)方法和二阶差分法结合,提出一种用于雪深超声测量的TOF估计方法,并针对雪层特有上疏下密的结构引起的TOF估计误差进行补偿.该方法首先采用希尔伯特变换获得回波信号的包络,然后利用EEMD方法分解出回波信号包络的不同时间尺度变化分量,最后根据原信号的频率和幅值自适应设定阈值以获得最佳本征模函数,经二阶差分分析获得较为准确的TOF值.通过应用不同材料模拟积雪层进行多次测量,并对测量的结果进行统计分析,然后确定误差补偿值,进一步提高测量准确性.经过对比实验,该所提方法获得的测量平均绝对值误差仅为0.12％,平均相对误差为0.15％,实现了进一步提高雪深测量准确性.