[发明专利]一种微震信号P波初至点综合拾取方法

说明书

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，尤其是涉及一种微震信号P波初至点综合拾取方法。

背景技术

微震监测技术作为一种先进且行之有效的区域灾害监测和预测手段，在国内外矿山工程、油气开采、边坡稳定和隧道工程等领域得到了广泛应用。微震监测技术主要包括：监测台网布置、数据处理和微震事件定位(Ge，2005)，而微震信号P波初至点拾取是数据处理的核心工作之一。目前，主要采用人工拾取P波初至点，但人工拾取效率低，且易受个人因素影响。为此，研究一种精度高、稳定性好的P波初至点拾取方法非常重要。

Stevenson(1976)提出了长短时窗均值比(STA/LTA)法，Allen(1978，1982)、Baer&Kradolfer(1987)、Earle&Shearer(1994)和刘晗&张建中(2014)等提出了不同的STA/LTA特征函数，增强了STA/LTA值对微震信号幅值和频率变化的响应；Saragiotis等(2002,2004)提出了基于高阶统计量-偏度和峰度的PAI-S/K法，Galiana-Merino等(2008)、Küperkoch等(2010)和Baillard等(2014)结合小波分解或改进拾取的功能函数，实现PAI-S/K法的提升拾取；Maeda(1985)提出了无需使用AR系数的VAR-AIC法，Sleeman&vanEck(1999)和Leonard(1999,2000)提出了自回归池赤准则(AR-AIC)法。STA/LTA法利用了P波初至点微震信号幅值和频率的变化，该算法简单易懂、计算速度快，但其采用阀值触发点作为P波初至点：阀值较小时，微震信号容易被噪音提前触发；阀值较大时，微震信号可能不被触发或触发较晚，致使误差较大，由此很难找到一个适合不同波形的阀值。PAI-K法和AIC法充分利用了P波初至前后微震信号的奇异性，拾取精度较高(图3和表2)，但易受低信噪比、尖刺和尾部振荡信号影响(图2)，拾取稳定性较差。

可见现有的微震信号P波初至点拾取方法存在很大的局限，需要研究一种拾取精度高、稳定性好的自动拾取方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种微震信号P波初至点综合拾取方法，该微震信号P波初至点综合拾取方法计算简便、适用性强、准确性高。

发明的技术解决方案如下：

一种微震信号P波初至点综合拾取方法，包括以下步骤：

步骤1：导入微震时间序列x(n)

导入微震时间序列x(n)(n＝1,2,…,N)，其中N为微震信号的总采样点数，取N＝4000～7000，微震信号采样频率f＝4000～7000Hz；

步骤2：拾取STA/LTA法首个阀值触发点k₁

由公式计算x(n)的长短时窗均值比值STA(k)/LTA(k)，k为第k个采样点，k＝W_LTA,W_LTA+1,…,N，取STA/LTA首个阀值触发点作为第一P波初至点k₁；

其中，STA/LTA阀值λ取2～3；

其中，W_STA、W_LTA分别为短、长时窗采样点个数，W_STA＝50～70，W_LTA＝500～700；

步骤3：拾取PAI-K法峰度最大值点k₂