[发明专利]一种微震P波震相初至自动拾取方法

摘要

本发明提出了一种微震P波震相初至自动拾取方法，包括如下步骤：微震信号的Hilbert变换；对Hilbert包络信号的包络分析；微震P波信号震相初至的预拾取；微震P波信号震相初至的精确计算；微震P波信号震相初至自动拾取结束。本发明具有抗噪性能好、计算精度高和算法实时性较强等优点，具有很好的技术价值和应用前景。

主权项

一种微震P波震相初至自动拾取方法，其特征在于，包括如下步骤：Step1：微震信号的Hilbert变换，所述微震信号时序序列设为x(t)，t＝1，2，…，n，其中n为所述微震信号的采样点个数，对所述微震信号x(t)进行所述Hilbert变换后获得所述微震信号x(t)的Hilbert包络信号a(t)，所述Hilbert变换定义为：$H\[x\left(t\right)\]=\hat{x}\left(t\right)=\frac{1}{\mathrm{\π}}{\∫}_{-\mathrm{\∞}}^{\mathrm{\∞}}\frac{x\left(\mathrm{\τ}\right)}{t-\mathrm{\τ}}d\mathrm{\τ}---\left(1\right)$所述微震信号x(t)的解析信号z(t)定义为：其中，a(t)为所述解析信号z(t)的幅值，为所述解析信号z(t)的相位，所述幅值a(t)和所述相位分别定义为：$a\left(t\right)=\sqrt{x^2\left(t\right)+{\hat{x}}^2\left(t\right)}---\left(3\right)$其中，a(t)为所述微震信号x(t)的Hilbert包络信号；Step2：对所述Hilbert包络信号a(t)进行包络分析；令y(t)＝2a(t)，得到时序序列y(t)，将所述y(t)在[0，1]范围内进行归一化处理，所述归一化处理采用公式(5)，计算得到时序序列$\hat{y}\left(t\right)=\frac{y\left(t\right)-ymin}{y\max -ymin}---\left(5\right)$其中，ymax，ymin分别表示时序序列y(t)中的最大值和最小值；Step3：所述微震信号x(t)包括微震P波信号和微震S波信号，对所述微震P波信号震相初至预拾取，设置阈值，所述中第一个大于所述阈值的数值对应的时刻t₀定义为所述微震P波信号震相初至的预拾取值；Step4：所述微震P波信号震相初至的精确计算，所述微震信号x(t)以所述t₀为基准向前及向后分别取1000点和1500点数据作为待分析数据，应用公式(6)给出的AIC函数计算AIC函数值，在所述AIC函数值中搜索最小值，所述最小值对应的时刻即为所述微震P波信号震相初至的精确拾取值，AIC(k)＝klg(Var(x[1,k]))+(n‑k‑1)lg(Var(x[k+1,n]))  (6)其中，x(i)，i＝1，2，…，n为所述微震信号采样点数据，k的取值范围为[1，n]，n为采样点个数，Var(x[1，k])是指x(1)到x(k)之间k个采样点数据的方差；Step5：所述微震P波信号震相初至自动拾取结束。