[发明专利]一种基于背景噪声互相关技术的OBS时钟校正方法

说明书

本发明公开了一种基于背景噪声互相关技术的OBS时钟校正方法，利用海底地震仪OBS记录N天的原始地震数据，根据原始地震数据计算任意两个台站间的每天的噪声互相关函数NCF，然后利用每天的NCF的对称性分析方法来计算台站间的钟差；首先通过所有天的NCF经过动态钟差校正叠加形成参考NCF，根据参考NCF的正负到达时得到静态钟差；根据每天的NCF与参考NCF在做互相关的正负到达时得到动态钟差；总的钟差为静态钟差和动态钟差的和。本发明利用每天的NCF的对称性分析方法，获得了台站间的静态和动态钟差，更好的解决了外界GPS无法有效授时和钟差非线性变化的特殊情况下OBS之间的钟差校正问题。

技术领域

本发明属于海底地震观测技术领域，涉及一种基于背景噪声互相关技术的OBS时钟校正方法。

背景技术

海底地震观测技术是在海底布设海底地震仪(以下统称OBS)台阵，用于长期实时观测洋中脊热液活动的直接有效手段。由于电磁波无法在海水中传播，因此OBSs之间不能通过像陆地地震仪那样通过外界GPS实时授时方式来保证地震计内部时钟统一，而是采用地震计内部的晶振作为时间计数的硬件装置。由于晶振受温度、自身老化和其他环境因素的影响会使晶振的振动的频率发生漂移，最终导致地震计内部时钟系统与真实时间系统存在偏差，称之为钟差。

钟差在长时间的记录过程中会逐渐积累，甚至达到几秒，这么大的误差显然是不能忽略的，特别是对精确的地震定位和地震层析成像等地震学方法的研究影响非常大。因此对于OBS数据资料的处理中，钟差校正是非常必要的。

一般情况下OBS的投放入水前和回收出水后都会与GPS时间进行对时，假设钟差随时间是线性变化的，这样可以把OBS投放和回收前后与GPS时间的时间差通过线性回归的方式校正到地震数据中去。这种方法简单实用，但是对于钟差不是线性变化的或者OBS在回收后没有与GPS对时情况下是不适用的。

发明内容

为了解决上述特殊情况，就需要从地震数据本身的性质寻找时钟校正的方法。本发明采用一种通过提取OBS台站间的背景噪声数据利用互相关技术来计算时钟误差的方法。其原理是通过提取OBS台站间的NCF随时间的变化规律来计算台站间的钟差。

本发明通过以下技术方案得以实现：一种基于背景噪声互相关技术的OBS时钟校正方法，包括如下步骤：

(1)利用海底地震仪OBS记录N天的原始地震数据；

(2)根据原始地震数据计算任意两个台站间的每天的噪声互相关函数NCF，第i天的NCF记为s_i(t)，s_i(t)包括从一侧照射的因果部分和从相反的一侧照射的非因果部分如式(1)；

(3)第二天到第N天的NCF分别与第一天的NCF做互相关得到动态钟差，N天的NCF经过动态钟差校正后叠加在一起形成参考NCF，记为r(t)，r(t)同样可分为因果部分r⁺(t)和非因果部分r^-(t)；

(4)由r(t)的因果部分r⁺(t)最大峰值对应的正到达时t⁺与非因果部分r^-(t)最大峰值对应的负到达时t^-得到静态钟差，如式(2)；

dt^stat＝|t⁺|-|t^-|............................................(2)