基于频域均衡的煤层信道频散补偿方法研究

发布时间：2020-04-17 22:12

【摘要】：本课题来源于国家自然科学基金项目“基于连续震源的煤层反射式槽波精细探测理论”。针对国家自然科学基金项目的需求,根据煤层的信道环境,对经煤层传播的槽波波形进行处理,消除频散对槽波的影响。本课题旨在研究设计适用于煤层信道下频散槽波信号的频域均衡算法,同时为了估计煤层信道参数,对压缩感知信道估计也进行了 一定的研究。(1)详细叙述了国内外专家对槽波频散现象的研究,并对不同方向的研究进行了总结,同时对均衡算法和信道估计技术的国内外发展历程进行了叙述;对槽波的传输特性进行研究,确定了煤层信道的压缩感知估计模型,探讨不同情况下煤层信道估计方法,阐述了使用频域均衡消除槽波频散的理论基础。(2)煤层信道环境较为稳定,在其中传播的槽波信号可以进行近似的稀疏表达,通过对煤层信道特性的分析,选择基于层次贝叶斯模型的压缩感知信道估计完成煤层信道参数的估计过程,并详细推导了层次贝叶斯数学模型和煤层信道的稀疏表达模型,然后对贝叶斯模型的消息更新算法进行了研究,采用联合平均场的广义近似消息更新算法完成煤层信道参数的估计,将参数矩阵的计算方式由高维矩阵计算改进为低维矩阵计算,并且针对其中的冗余数据进行了删除,降低了算法的复杂度。使用Matlab软件仿真验证发现,改进后的算法具有较低的复杂度,并且算法的性能也得到了一定的提升。(3)对块迭代判决反馈频域均衡算法进行了研究和改进,提出了基于分数阶傅里叶变换的块迭代判决反馈均衡算法。阐述了块迭代判决反馈均衡抵消槽波频散的基本原理,使用分数阶傅里叶变换改进算法,并设计最佳变换阶次选择方法,能够适应不同频率子波。最后结合压缩感知信道估计算法和频域均衡算法,使用Matlab对频域均衡系统的抗频散能力进行了仿真分析。从仿真结果的信号波形以及频谱图上能明显看出,频域均衡系统可以将展宽的槽波信号压缩回原来的形状,展宽的频带得到了较好的压缩,具有较强的抗频散性能。
【图文】：

域均衡算法一块迭代判决反馈均衡算法对频散槽波信号进行均衡，并使用分数逡逑阶傅里叶变换对算法进行了改进，使之更加有效的适应槽波的传播特性，，抵消逡逑频散对槽波的影响。主要研究技术路线如图１．１所示。逡逑９逡逑

从表２．１中可以看出，煤层与围岩参数存在明显差异，与围岩相比煤层密逡逑度较小，且弹性波在煤层信道中的传播速度也比在围岩中低，通常情况下煤层逡逑相对于围岩被认为是一个低速夹层，“围岩－煤层－围岩”模型如图２．１所示。逡逑围岩（上顶板）逡逑围岩（下顶板）逡逑图２．１煤层模型示意图逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｍｏｄｅｌ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｃｏａｌ邋ｓｅａｍ逡逑煤层作为低速层被夹在上下围岩（称为顶底板）之间，这时围岩与煤层在界面逡逑处形成了极强的阻抗，将地震波限制在煤层中，使得煤层成为了类似波导层的逡逑结构。槽波在煤层中传播时受到围岩全反射的影响，部分能量被束缚在煤层附逡逑近，子波在煤层信道中不断相互叠加干涉，从而形成了邋“槽波”［１ＧＧ］。经过高阻逡逑１２逡逑
【学位授予单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD65

【参考文献】

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本文编号：2631363