[发明专利]一种基于矢量水听器的海底浅地层实时高分辨探测方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种提高浅地层探测的分辨率和实时性的基于矢量水听器的海底浅地层实时高分辨探测方法。

背景技术

海底浅地层探测信号具有低频、宽频带的特点。线性调频信号(又称Chirp信号)是当前商业海底浅地层剖面仪中广泛应用的一种信号形式，其探测分辨率与信号带宽成反比。但由于声学基阵的带宽都是有限的，导致其发射和接收的声信号必然也是带限的，信号的带限特性限制了浅地层探测地震道(Seismic Trace)分辨能力的进一步提高，直接导致了地声参数准确获取困难、浅剖成图质量差。这一现象普遍存在于海底浅地层探测中，是海底浅地层探测技术中通过传统探测方法难以克服的问题之一。

为了提高探测分辨率，已有多种反卷积技术被提出，如维纳滤波、自回归频谱扩展等。但这些方法计算量大，不易工程实时实现，这些方法大多应用于数据的后处理阶段。随着工程应用对探测设备实时处理能力需求的不断增加，对实时、高分辨海底浅地层探测技术提出了更高的要求。因此，具有高分辨和实时处理能力的海底浅地层探测方法的提出具有重要的工程和现实意义。

矢量水听器可接收低频、宽带信号，且其指向性与频率无关，在甚低频时也具有偶极子的指向性；它可以同时接收声压场和矢量场的信息，较传统声压阵可获得更多的信息，具有更多的优越性。另外，2～16kHz是浅地层底质探测的理想频率，与矢量水听器的工作频带相对应。因此，矢量水听器可作为获取(接收)海底浅地层回波信号较为理想的选择。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以进一步提高探测分辨率的基于矢量水听器的海底浅地层实时高分辨探测方法。

本发明的目的是这样实现的：

(1)每个采样时刻以矢量水听器接收的声压回波信号P(t_i)和振速回波信号V(t_i)作为输入信号；

(2)声压回波信号P(t_i)和振速回波信号V(t_i)输入各自对应的带通滤波器，并输出滤波后的声压信号P_BPF(t_i)和振速信号V_BPF(t_i)；

(3)滤波后的声压信号P_BPF(t_i)和振速信号V_BPF(t_i)输入加法器，输出求和信号S_pv(t_i)；

(4)求和信号S_pv(t_i)与滤波后的振速信号V_BPF(t_i)输入乘法器，输出乘积信号M_Sv(t_i)；

(5)乘积信号M_Sv(t_i)经带通滤波器，得到高分辨滤波信号M_BPF(t_i)；

(6)高分辨滤波信号M_BPF(t_i)经拷贝相关器，输出高分辨的海底浅地层探测地震道ST(t_i)。乘积信号M_Sv(t_i)为：