[发明专利]高速铁路地震预警系统单双地震计干扰识别方法

说明书

高速铁路地震预警系统单双地震计干扰识别方法，涉及铁路工程技术。本发明包括下述步骤：1)由地震加速度某一方向的增幅变化确定事件触发起点；2)对来自两个地震计在事件触发后预定长度的时窗内的数据进行单地震计波形特征分析判断是否干扰信号，若两个地震计皆判定为有效地震信号则进入下一步；3)对来自两个地震计的信号，采用离散小波变换进行数据预处理，利用预处理后的小波系数进行相关性分析，依据相似度是否满足预设条件判定地震事件是否发生。本发明能够在保证地震预警时效性的基础上对干扰数据进行有效识别。

技术领域

本发明涉及铁路工程技术。

背景技术

在高速铁路运行环境下，地震预警监测系统需要在短时间内(通常在地震波到达3秒内)快速地识别出事件波形是否为真实的地震事件，同时还要具备较高的识别率与较低的误报率，现阶段降低误报率的干扰排除方法主要有几种方式：

1、基于时间域的分析方法。以地震P波到达后的实际形态分析，通过分析P波后续数秒的峰值分布、能量最大变化率等参数来判别是否干扰事件的方法。

2、基于频率域的分析方法。对时间域的波形进行各种变换以后提取特征进行分析，如分析奇异谱分解波形后的能量的变化特征，离散小波变换去噪后的信息熵变化规律，或者短时傅立叶变换后的能量分布等方式进行事件的识别。

以上2种方法进行对比，(1)方法计算效率最高，但是仅对时间序列在时间域层面进行处理，对前几秒形态与地震波较为相似的干扰波形不具备识别能力；(2)方法依据各种数学变换对信号进行分解与特征提取工作，但是受记录的数据长度影响较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有较高准确度的高速铁路地震预警系统单双地震计干扰识别方法。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，高速铁路地震预警系统单双地震计干扰识别方法，其特征在于，包括下述步骤：

1)由地震加速度某一方向的增幅变化确定事件触发起点；

2)对来自两个地震计在事件触发后预定长度的时窗内的数据进行单地震计波形特征分析判断是否干扰信号，若两个地震计皆判定为有效地震信号则进入下一步；

3)采用离散小波变换进行数据预处理，利用预处理后的小波系数进行相关性分析，依据相似度是否满足预设条件判定地震事件是否发生。

进一步的，所述步骤1)为：

采用频带范围0.05Hz～35HZ的4阶带通IIR滤波器对X₁(x,y,z,n)，X₂(x,y,z,n)进行宽频带滤波处理，X₁(x,y,z,n)表示第一个地震计的xyz三个方向的振幅，X₂(x,y,z,n)表示第二个地震计的xyz三个方向的振幅，n为采样点的序号；

对两组滤波后的地震记录运用STA/LTA方法监测实时波形数据，STA/LTA方法定义如下：

其中，i表示实时接收到的三分向地震加速度记录中垂直分量的当前采样点，X(z,i)表示采样点i处地震计的加速度垂直分量滤波后的振幅值；对于第一个地震计，X(z,i)取X₁(z,i)，第二个地震计同理。

其中，STA(i)代表短时窗内的振幅变化，LTA(i)代表长时窗内的振幅变化；当来自两个地震计的数据所计算的的值同时超过预设的触发阈值T，则判定当前采样点i处为事件的起点，所述短时窗和长时窗的长度为预设值，且短时窗的长度小于长时窗。

所述步骤2)包括：

2-1)拾取记录局部极值

定义z方向(垂直方向)记录每三个采样点的最大值、最小值最为局部极值，参与到后续统计中；