】
[0035] 下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0036] 如圖1所示，一種基于DWT_STA/LTA的含噪信號(hào)P波初至峰度拾取方法，包括以下 步驟：
[0037] 步驟1 :提取微震信號(hào)X (n)
[0038] 從礦山微震信號(hào)中提取待拾取信號(hào)X(n)，n= 1，2,…，N，其中，N為所述微震信號(hào) 的采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)，取N= 400~600,微震信號(hào)采樣頻率600Hz;
[0039] 步驟2 :對(duì)微震信號(hào)采用離散小波變換DWT得到細(xì)節(jié)信號(hào)D1,i= 1，2, 3, 4 ;
[0040] 利用MalIat算法快速實(shí)現(xiàn)離散小波變換。
[0041] 并采用低通濾波器h和高通濾波器g獲得原始信號(hào)c。（等同于本發(fā)明中的x(n)) 的小波系數(shù){山，d2，…，，從而將微震信號(hào)X(n)分解得到細(xì)節(jié)信號(hào)D1 (取i= 1，2, 3, 4)。
[0044] 式中：c]+lik為第k個(gè)采樣點(diǎn)的近似信號(hào)值c]+1，d]+1，k為第k個(gè)采樣點(diǎn)的細(xì)節(jié)信號(hào) 值dj+1，k為采樣的第k個(gè)點(diǎn)，1為濾波器確定指標(biāo)，j為尺度參數(shù)（j= 0, 1，…，J-l)，J為 最大分解層數(shù)。為簡(jiǎn)化說(shuō)明，記Cj+1= {(^+1』}和1+1= {d_j+lik}。
[0045] 步驟3 :依據(jù)STA/LTA算法按照以下公式確定細(xì)節(jié)信號(hào)P波大致到時(shí)k1;
[0047] 其中，STA(k，D1)和LTA(k，D1)分別為短、長(zhǎng)時(shí)窗的振幅平均值；x(n，D1)為細(xì)節(jié)信 號(hào)D1的第n個(gè)采樣信號(hào)；k為采樣的第k個(gè)點(diǎn)，k=WWA，Wm+1，…，N;WSTJPWm分別為短、 長(zhǎng)時(shí)窗的長(zhǎng)度，分別取10和60個(gè)米樣點(diǎn)；
[0048] 若細(xì)節(jié)信號(hào)DJt應(yīng)的短時(shí)窗和長(zhǎng)時(shí)窗的振幅平均值的比值A(chǔ)(k，D1)的最大值大 于設(shè)定閥值a，則取首個(gè)觸發(fā)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)序號(hào)為該細(xì)節(jié)信號(hào)P波大致到時(shí)ki，否 貝1J，記該細(xì)節(jié)信號(hào)P波大致到時(shí)k0。其中，i= 1，2, 3, 4 ;
[0049] 步驟4 :計(jì)算細(xì)節(jié)信號(hào)的P波大致到時(shí)Ici= 0的個(gè)數(shù)L，i= 1，2, 3, 4 ;
[0050] 步驟5 :利用權(quán)重分析計(jì)算P波初至準(zhǔn)確到時(shí)；
[0051]若步驟4中L>2,則認(rèn)為該信號(hào)為純?cè)胍粜盘?hào)，反之則采用以下權(quán)重公式計(jì)算P波 準(zhǔn)確到時(shí)k' ：
[0053] 其中，1/8、3/8、3/8和1/8分別為04、03、0 2和01的權(quán)重系數(shù)洫1和1^1'分別為1?1的 最大振幅和局部峰度拾取到時(shí)，RiSDi在區(qū)間[ki-t^ki+b]的信號(hào)，b為確定局部峰度拾 取區(qū)間的常量，取b= 10~15 ;
[0054
值K(k,Di)，k為采樣的第k個(gè)點(diǎn)，k=ki-b,ki-b+1, ???，ki+b，
滑動(dòng)時(shí)窗的長(zhǎng)度，取M= 20~30,并取K(k，D1)最大值點(diǎn)作為局部峰度拾取到時(shí)k/ ;
[0055]為簡(jiǎn)化分析，設(shè)定Ici= 0(i= 1，2, 3, 4)時(shí)，A;= 0,k/ = 0。
[0058] 步驟6 :依據(jù)步驟5輸出拾取結(jié)果，該信號(hào)為純?cè)胍粜盘?hào)或者P波初至準(zhǔn)確到時(shí)為 k'。
[0059] 所述設(shè)定閾值a= 2~3。
[0060] 實(shí)施例1 :
[0061 ] 圖2為典型波形W-S/L-K法實(shí)現(xiàn)過(guò)程圖，并將其實(shí)現(xiàn)過(guò)程及結(jié)果數(shù)據(jù)匯于表1。由 圖表知=PAI-K法拾取低信噪比信號(hào)時(shí)，P波初至附近有局部最大值，但受尾部震蕩影響，全 局最大值點(diǎn)與P波初至點(diǎn)相差甚大。W-S/L-K法拾取時(shí)，對(duì)信噪比低的細(xì)節(jié)信號(hào)D4無(wú)拾取 到時(shí)，記kj=0為=0,進(jìn)而采用式（5)計(jì)算得到P波初至。比較W-S/L-K法拾取和人工 拾取，得到W-S/L-K法拾取效果較好，很好地解決了PAI-K法拾取低信噪比信號(hào)不穩(wěn)定的問(wèn) 題。
[0062] 表1 W-S/L-K法拾取過(guò)程及結(jié)果數(shù)據(jù)
[0064] 注：表中Ic1= 0指STA/LTA在細(xì)節(jié)信號(hào)Di(i= 1，2, 3, 4)上無(wú)拾取到時(shí)，并記k/ =0、Ai= 0〇
[0065] 實(shí)施例2 :
[0066] 圖3是PAI-K法和W-S/L-K法工程拾取效果對(duì)比圖，200組微震信號(hào)從開(kāi)陽(yáng)磷礦用 沙壩礦區(qū)頂S微震系統(tǒng)隨機(jī)抽取得到。W-S/L-K法計(jì)算參數(shù)如下：微震信號(hào)采樣頻率600Hz， 采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)N= 400,STA/LTA法閥值a= 2. 5,局部峰度拾取范圍常量b= 10個(gè)采樣點(diǎn)， 滑動(dòng)時(shí)窗長(zhǎng)度M= 20。
[0067] 由圖3知PAI-K法拾取誤差為0~3、4~6、7~9及大于9個(gè)采樣點(diǎn)的事件占總 事件的比例分別為60. 5%、11. 5%、4%和24% ;W-S/L-K法拾取誤差為0~3、4~6、7~ 9及大于9個(gè)采樣點(diǎn)的事件比例分別為58 %、28 %、11. 5 %和2. 5 %。由此可知W-S/L-K法 拾取誤差較大的比例很低，極大地提高了P波自動(dòng)拾取的準(zhǔn)確性。
[0068] 圖4是PAI-K法和W-S/L-K法拾取典型案例圖，由圖知PAI-K法對(duì)起震明顯信號(hào)拾 取效果較好（圖4 (c))，但對(duì)純?cè)胍粜盘?hào)（圖4 (a))、低信噪比信號(hào)（圖4 (b)、（e)和（f))、 含尖刺信號(hào)（圖4(d))、尾部震蕩信號(hào)（圖4(e))拾取效果較差；而W-S/L-K法除信噪比低， 且起震不明顯信號(hào)（圖4(f))外，拾取效果均很好。由此，W-S/L-K法有效解決了PAI-K法 對(duì)低信噪比、刺突、尾部震蕩及純?cè)胍粜盘?hào)拾取不穩(wěn)定的技術(shù)問(wèn)題。
[0069] 以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明精神和原 則之內(nèi)，所作任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于DWT_STA/LTA的含噪信號(hào)P波初至峰度拾取方法，其特征在于，包括以下幾 個(gè)步驟： 步驟1:提取微震信號(hào)X(H) 從礦山微震信號(hào)中提取待拾取信號(hào)X(n)，n= 1，2,…，N，其中，N為所述微震信號(hào)的采 樣點(diǎn)個(gè)數(shù)，取N= 400~600,微震信號(hào)采樣頻率600Hz; 步驟2 :對(duì)微震信號(hào)采用離散小波變換DWT得到細(xì)節(jié)信號(hào)D1,i= 1，2, 3, 4 ; 步驟3 :依據(jù)STA/LTA算法按照以下公式確定細(xì)節(jié)信號(hào)P波大致到時(shí)k1;其中，STA(I^D1)和LTA(I^D1)分別為短、長(zhǎng)時(shí)窗的振幅平均值；X(I^D1)為細(xì)節(jié)信號(hào)D1 的第n個(gè)采樣信號(hào)；k為采樣的第k個(gè)點(diǎn)，k=WWA，WWA+1，…，N;WSTjPW分別為短、長(zhǎng)時(shí) 窗的長(zhǎng)度，分別取10和60個(gè)米樣點(diǎn)； 若細(xì)節(jié)信號(hào)DJt應(yīng)的短時(shí)窗和長(zhǎng)時(shí)窗的振幅平均值的比值A(chǔ)(k，D1)的最大值大于設(shè) 定閥值a，則取首個(gè)觸發(fā)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)序號(hào)為該細(xì)節(jié)信號(hào)P波大致到時(shí)ki，否則，記 該細(xì)節(jié)信號(hào)P波大致到時(shí)k0。其中，i= 1，2, 3, 4 ; 步驟4 :計(jì)算細(xì)節(jié)信號(hào)的P波大致到時(shí)Ici= 0的個(gè)數(shù)L，i= 1，2, 3, 4 ; 步驟5 :利用權(quán)重分析計(jì)算P波初至準(zhǔn)確到時(shí)； 若步驟4中L>2,則認(rèn)為該信號(hào)為純?cè)胍粜盘?hào)，反之則采用以下權(quán)重公式計(jì)算P波準(zhǔn)確 到時(shí)k' ：其中，1/8、3/8、3/8和1/8分別為D4、D3、DjPDi的權(quán)重系數(shù);AJPk'Av別為Rx的最 大振幅和局部峰度拾取到時(shí),R1SD1在區(qū)間[ki-b^i+b]的信號(hào)，b為確定局部峰度拾取區(qū) 間的常量，取b= 10~15 ; 由公式計(jì)算X(n,D;)的滑動(dòng)峰度值 K(k，Di)，k為采樣的第k個(gè)點(diǎn)，k=VbA-b+l，…，Vb:，M為滑 動(dòng)時(shí)窗的長(zhǎng)度，取M= 20~30,并取K(I^D1)最大值點(diǎn)作為局部峰度拾取到時(shí)k' 1; 步驟6 :依據(jù)步驟5輸出拾取結(jié)果，該信號(hào)為純?cè)胍粜盘?hào)或者P波初至準(zhǔn)確到時(shí)為k'。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述設(shè)定閾值a= 2~3。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步驟2中，利用Mallat算法快速 實(shí)現(xiàn)離散小波變換。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，設(shè)定k;= 0時(shí)，A;= 0,k' ；= 0,i= 1, 2, 3, 4〇
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于DWT_STA/LTA的含噪信號(hào)P波初至峰度拾取方法，包括如下步驟：提取礦山微震信號(hào)；離散小波變換(DWT)得到微震細(xì)節(jié)信號(hào)；計(jì)算各細(xì)節(jié)信號(hào)的STA/LTA值；判定STA/LTA最大值是否大于閥值a，若是則取首個(gè)觸發(fā)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)序號(hào)為該細(xì)節(jié)信號(hào)的大致到時(shí)，否則記該細(xì)節(jié)信號(hào)到時(shí)為0；再對(duì)到時(shí)非0的細(xì)節(jié)信號(hào)進(jìn)行局部峰態(tài)拾??；最后采用權(quán)重分析確定P波最終到時(shí)。該方法有效排除了低信噪比、刺突、尾部震蕩及純?cè)胍粜盘?hào)的干擾，極大地降低了錯(cuò)誤拾取率，增強(qiáng)了P波拾取的準(zhǔn)確性。
【IPC分類】G01V1/36
【公開(kāi)號(hào)】CN105223614
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510612014
【發(fā)明人】李夕兵, 尚雪義, 董隴軍, 王澤偉, 馬舉, 張楚旋
【申請(qǐng)人】中南大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年1月6日
【申請(qǐng)日】2015年9月23日