[发明专利]二维小波域矿震监测数据反演方法

说明书

本发明公布一种二维小波域矿震监测数据反演方法，属于煤矿矿震监测技术领域。步骤一，目标区域网格剖分；步骤二，建立目标区域波速分布的1行m²列的Haar小波域描述向量TW，Haar小波与消失矩为1的Daubechies小波等价；步骤三，确定目标区域分解尺度DeSc；步骤四，进一步降低TW的维数，记降维后的TW为TWC；步骤五，目标函数；①，由反演向量TWC得波速分布TS；②，计算理论地震记录；③，返回目标函数值。通过本发明的反演方法，可以改善由于观测数据不完整、正演模型与实际情况不符等原因造成的目标函数多峰值形态问题，便于寻优算法正确收敛到全局最优解附近，能够提高非均匀岩体波速分布全波形反演的可靠度和速度。

技术领域

本发明涉及煤矿矿震监测技术领域，具体是一种二维小波域矿震监测数据反演方法，用于提高非均匀岩体波速分布全波形反演的可靠度和速度。

背景技术

波速分布与井下应力分布及强震分布强相关，因此，通过实时监测目标区域的波速分布可以实现矿井灾害的预测预报。井下工作面附近震源与检波器布置俯视图如图1所示，震源、检波器布设位置已知，震源将震波射入目标岩体，震波在目标岩体中传播后被布设于巷道中的检波器接收而形成地震记录，典型地震记录如图2所示，图中横轴为时间，纵轴为振幅。

获取目标岩体波速分布在数学上等价于一个最优化问题：

min||d_True-d_Theo||₂，寻优对象为目标岩体波速分布m_Theo，d_True为实测地震记录矩阵，d_Theo为理论地震记录矩阵，波速分布与地震记录之间通过映射d＝F(m)建立关系，F代表常密度声波方程正演、变密度声波方程正演等正演方法。

但是，由于观测数据不完整、正演模型与实际情况不符等原因，目标函数 ||d_True-d_Theo||₂通常呈多峰值形态，导致寻优算法无法正确收敛到全局最优解附近。

发明内容

为解决目标函数||d_True-d_Theo||₂不易全局收敛的问题，考虑到矿震监测的连续性，本发明提供一种二维小波域矿震监测数据反演方法。

本发明通过以下技术方案实现：一种二维小波域矿震监测数据反演方法，

步骤一，目标区域网格剖分；

将目标区域剖分为m×m的网格，每网格中的波速为定值，变量m满足： m＝2ⁿ，n为大于0的整数，记目标区域波速分布为矩阵TS；

步骤二，建立目标区域波速分布的1行m²列的Haar小波域描述向量TW， Haar小波与消失矩为1的Daubechies小波等价；

步骤三，确定目标区域分解尺度DeSc，以获得向量TW的格式，其中 1DeScn且为整数；

尺度DeSc包含尺度系数、水平、垂直、斜向小波系数，其余尺度仅包含小波系数，每组系数长度标于TW格式下方，TW总长度为2²ⁿ＝m²；

步骤四，定义尺度系数拟保留变量数确定尺度 1拟保留变量数DePaToKpMinS，要求2≤DePaToKpMinSDePaToKpMaxS且为整数；

任一尺度TS保留的变量数PaNumToKep_TS由公式：

获得，其中，1TSDeSc；

公式中min表示取两者中的较小值，round表示按照四舍五入规律取整数，由此向量TW的维数得以进一步降低，记降维后的TW为TWC；