基于到达时间差法的震源定位研究与实现

发布时间：2017-12-17 03:04

  本文关键词：基于到达时间差法的震源定位研究与实现

  更多相关文章： 时延估计 时频分析 牛顿迭代 数据采集 震源定位

【摘要】：当前,震源定位的应用十分广泛,涉及到微震监测、岩体破裂、爆破位置确定、管道裂纹定位以及煤矿安全等领域,若能预先掌握震源位置信息,则可以避免这些突发情况带来的灾害,进而减少损失。到达时间差法是一种基于时延估计的定位模型,常用来确定目标的位置。该模型具有定位准确等特点,在一些工程领域中大量应用。本文以地震动信号为研究对象,探讨震源定位的问题。从地震动信号特征分析、信号的预处理和时延估计、震源定位及位置修正等几方面进行研究,具体内容如下:由于大地介质成分复杂,我们首先通过经验模态分解和Hilbert变换对振动信号进行处理,得出不同的Hilbert谱,并基于Hilbert谱对地震动信号的时、频域以及能量特性进行分析,对比不同情况下信号的波形及频谱,进而讨论地震动信号的衰减规律。比较几种常见的小波基函数和阈值估计方法,然后利用小波阈值方法对振动信号的背景噪声进行消噪处理。对于信噪比较低时,互相关方法很难提取到准确的时延估计问题,采用一种最大似然估计窗函数的广义互相关方法进行时延估计,并实验验证该方法的有效性。针对经典Chan定位算法得到较差定位结果的情况下,牛顿优化方法容易发散导致算法失效这一问题,提出一种修正特征值的方法将病态矩阵正定化,通过引入步长因子来提高迭代速度,使每次迭代沿下降方向的同时尽快收敛。通过实测数据验证,改进后的方法可避免初始值偏差大导致迭代发散的问题,并利用均方差对Chan算法和本文的方法进行定位性能比较。完成了多传感器数据采集系统的设计,包括硬件采集和上位机软件的编写两部分。计算了试验场地的波速,设计了不同情况下的多组震源定位实验,对定位结果进行讨论,最后分析可能引起定位偏差的原因。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P315.6;TP274.2;TN911.7

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本文编号：1298472