[发明专利]单台站地震旋转量和平移量共点测量的运动车辆追踪方法

说明书

本发明公开了一种单台站地震旋转量和平移量共点测量的运动车辆追踪方法，S1:测量旋转量和相应的平移，S2:通过对测量量识别并加窗截取获得勒夫波，S3:对勒夫波的采样点进行分段，S4:在不同来波方向下求每个小波段的互相关；S5:求使得互相关最大的来波方向，S6:求波的速度，根据来波方向，速度定位震源。本发明提出的方法可以单站测量，不同于以前的多站测量，容易实施，另外，平移分量容易受到地形太大的影响，本发明有旋转测量和平移测量，减少地形对测量的影响。

技术领域

本发明属于地球物理技术领域，具体涉及一种单台站地震旋转量和平移量共点测量的运动车辆追踪方法。

背景技术

运动车辆在地面的运动会产生振动，振动会产生地震波，通过地震波的来向和速度可以估计震源的方位，进而可以估计其位置。地震波有p波，s波，面波(包括瑞雷波，love波)等，常规的单分量或者三分量地震测量并没有测量到旋转分量，只是测量了平动分量。所以以往的地震测量方法无法通过单台站测量估计源的准确方位和位置，只有结合旋转量的测量才有可能单站测量震源的位置，传统的地震测量到的平移量包括位移，速度，加速度，旋转的测量是最近才有的技术，旋转的测量量包括角度，角速度和角加速度，测量旋转的地震仪有通过平移量差分原理的地震仪(R-1^TM，)，称为ADR测量，也有基于Sagnac效应的激光和光纤陀螺，后者在测量旋转方面精度更高，最近几年取得了很大成功，Igel等利用激光陀螺观测到的2003年日本十胜近海8.1级地震引起的地面旋转运动，其中安装在德国巴伐利亚的’G-ring’激光干涉测量的旋转是宽带(mHz--Hz)高灵敏度的测量(10^-11—10^-6rad/s)，最高的灵敏度可达到10^-12rad/s，精度上达到了地震观察的要求，但是激光陀螺基座必须固定，适合固定点测量，光纤陀螺可以移动，适合固定和动点测量。

发明内容

本发明的目的是提供单台站地震旋转量和平移量共点测量的运动车辆追踪方法，提出了一种利用地震波估计车辆运动轨迹的新技术。

本发明所采用的技术方案是，单台站地震旋转量和平移量共点测量的运动车辆追踪方法，具体操作步骤如下：

步骤1、采用地动仪对运动车辆进行共点测量，得到南北和东西方向平移量以及垂直于地面方向的旋转量；所述平移量包括位移，速度，加速度；所述旋转量包括角度，角速度和角加速度；

步骤2、通过比对平移分量和旋转分量识别其中的勒夫波，其中第一个幅度较大的波就是勒夫波；即定义波幅幅值突然增大最少7倍以上就是勒夫波。

步骤3、对步骤2中识别的勒夫波数据截取并分段，形成若干个小波段；

步骤4、根据步骤3各个小波段的平移分量计算该波段的振幅和夹角φ(i)，结合每个小波段的旋转量，计算各个小波段的方位角α的互相关；

步骤5、选取互相关最大值对应的角度α1，来波方向就是沿着方位角α1瞬时针旋转90度；

步骤6、计算勒夫波的相速度，根据步骤5所述来波方向、利用距离＝相速度*时间，获得车辆的位置，所述时间指的是步骤1采集波形数据时对应的时间点。

本发明的特点还在于，

步骤4计算各个小波段的互相关的方法如下：

其中，α取0到360度，α间隔为1度或5度，均分为p个角度；N为小波段的数量、A(s)为第s段横向平移加速度的最大值、θ'_s为旋转分量，即角速度的最大值、φ(i)为第i个小波段与正东方向的夹角、θ'(i)为角速度、其中，A_x(i)，A_y(i)分别为小波段南北、东西方向平移分量。

步骤5中α1的具体计算如下：