一种微震信号p波初至点综合拾取方法
一种微震信号p波初至点综合拾取方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于信号处理技术领域，尤其是设及一种微震信号P波初至点综合拾取方 法。
【背景技术】
[0002] 微震监测技术作为一种先进且行之有效的区域灾害监测和预测手段，在国内外矿 山工程、油气开采、边坡稳定和隧道工程等领域得到了广泛应用。微震监测技术主要包括： 监测台网布置、数据处理和微震事件定位(Ge，2005)，而微震信号P波初至点拾取是数据处 理的核屯、工作之一。目前，主要采用人工拾取P波初至点，但人工拾取效率低，且易受个人因 素影响。为此，研究一种精度高、稳定性好的P波初至点拾取方法非常重要。
[0003] Stevenson( 1976)提出了长短时窗均值比（STA/LTA)法，A1 len( 1978，1982)、Baer& Krado 1 f er (1987)、Ear 1 e&Shearer (1994)和刘哈閲长建中（2014)等提出了 不同的 STA/LTA特 征函数，增强了 STA/LTA值对微震信号幅值和频率变化的响应;Saragiotis等（2002，2004) 提出了基于高阶统计量-偏度和峰度的PAI-S/K法，Galiana-Merino等(2008)、脚perkoch等 (2010)和Bai 1 lard等(2014)结合小波分解或改进拾取的功能函数，实现PAI-S/K法的提升 拾取；Maeda(1985)提出了无需使用AR系数的VAR-AIC法，Sleeman&van Eck(1999)和 LeonarcK 1999，2000)提出了自回归池赤准则(AR-AIC)法。STA/LTA法利用了P波初至点微震 信号幅值和频率的变化，该算法简单易懂、计算速度快，但其采用阀值触发点作为P波初至 点：阀值较小时，微震信号容易被噪音提前触发；阀值较大时，微震信号可能不被触发或触 发较晚，致使误差较大，由此很难找到一个适合不同波形的阀值。PAI-K法和AIC法充分利用 了 P波初至前后微震信号的奇异性，拾取精度较高（图3和表2)，但易受低信噪比、尖刺和尾 部振荡信号影响（图2)，拾取稳定性较差。
[0004] 可见现有的微震信号P波初至点拾取方法存在很大的局限，需要研究一种拾取精 度高、稳定性好的自动拾取方法。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种微震信号P波初至点综合拾取方法，该微 震信号P波初至点综合拾取方法计算简便、适用性强、准确性高。
[0006] 发明的技术解决方案如下：
[0007] -种微震信号P波初至点综合拾取方法，包括W下步骤：
[000引步骤1:导入微震时间序列x(n)
[0009] 导入微震时间序列X(n)(n = l，2,…，N)，其中N为微震信号的总采样点数，取N = 4000~7000,微震信号采样频率f = 4000~7000Hz;
[0010] 步骤2:拾取STA/LTA法首个阀值触发点ki
[0011] 由公式
十算X(n)的长短时窗均值比值STA化)/LTA(k)，k为 第k个采样点，k=WLTA，WLTA+l，…，N，取STA/LTA首个阀值触发点作为第一P波初至点ki;
[0012] 其中，STA/LTA阀值λ取2~3;
[OOU] 其中，Wsta、Wlta分别为短、长时窗采样点个数，Wsta=50~70，Wlta=500~700;
[0014] 步骤3:拾取PAI-K法峰度最大值点k2
[0015] 由公iS
3计算χ(η)的峰度值K(k)，k = M，M+ 1，…，N，取峰度最大值点作为第二P波初至点k2。
[0016] 其中
Μ为滑动时窗的长度，M = 200~300;
[0017] 步骤4:拾取AIC法自相关最小值点k3
[001 引 由公式AlC(k) =k · log{va;r(x[ 1 ,k]) } + (N-k_l) · log{va;r(x[k+l ,Ν])}计算x(n) 的自相关值AI(Xk)，k=l，2,…，N，取自相关最小值点作为第ΞΡ波初至点k3。
[0019] 其中，var(x[l，k])为第1点至第k点的微震时间序列方差，var(x比+1，N])为第k+1 点至第N点的微震时间序列方差；
[0020] 步骤5:综合法确定P波初至点k
[0021 ] 综合法确定P波初至点k:(l)ki无拾取时，取k = k3;(2)ki有拾取时:① Iki-ksI <曰， 取k = k3;② |lu-k21 < a，且 I lu-k31〉日，取k = k2;③ I lu-k21〉日，且 I lu-k31〉日，取k = ki。
[0022] 其中，a = 180 ~300。
[0023] 误差范围a由STA/LTA法与PAI-K法、AIC法拾取结果合理差值确定:误差范围过小， 则会减少PAI-K法和AIC法拾取结果的比例，最终拾取结果误差较大;误差范围过大，则可能 取PAI-K法和AIC法得到的不稳定结果。经过试验得到a = 180~300为合理值。
[0024] 有益效果：
[0025] 本发明提供的一种微震信号P波初至点综合拾取方法，主要解决STA/LTA法无拾取 事件较多、拾取精度较低，PAI-K法和AIC法拾取稳定性较差的问题。本方法包括如下步骤： 导入微震时间序列数据;拾取STA/LTA法首个阀值触发点ki;拾取PAI-K法峰度最大值点k2; 拾取AIC法自相关最小值点k3;综合法确定P波初至点k: (l)ki无拾取时，k = k3; (2)ki有拾取 时：① I k广k31 < a，取k = k3;② I k广k21 < a，且 I lu-k31〉a，取k = k2;③ I lu-k21〉a，且 I lu-k31〉a， 取k = ki。本发明借助于STA/LTA法有拾取时稳定性较好，PAI-K法和AIC法拾取精度较高，且 AIC法的稳定性和精度均优于PAI-K法的特性(图3和表2): STA/LTA法的ki无拾取时，取拾取 结果较优的k3作为P波初至点；STA/LTA法有拾取时，ki即为P波大致初至点，再设定ki与k2、k3 的允许误差范围a,排除PAI-K法和AIC法稳定性较差的问题，从而提高P波初至点拾取的稳 定性和精度。此方法具有处理简便、适用性强、准确性高等特点。
【附图说明】
[00%]图1是本发明所述方法流程图。
[0027] 图2是STA/LTA、PAI-K和AIC法拾取典型案例图。其中，（a)、（b)为起振明显信号， (C)为信噪比低，起振不明显信号，（d)为尾部振荡严重信号，（e)为含尖刺信号。
[0028] 图3是STA/LTA、PAI-K和AIC法工程拾取误差图。
[0029] 图4是综合法工程拾取误差图。
【具体实施方式】
[0030] 下面将结合附图1~4,对本发明提出的一种综合拾取方法作进一步说明。
[0031] 本发明算法思想的描述如下：针对微震信号P波初至点STA/LTA法无拾取事件较 多、拾取精度较低，PAI-K法和AIC法拾取稳定性较差的问题，提出一种微震信号P波初至点 综合拾取法，该方法借助于STA/LTA法有拾取时稳定性较好，PAI-K法和AIC法拾取精度较 高，且AIC法的稳定性和精度均优于PAI-K法的特性(图3): STA/LTA法无拾取时，取拾取结果 较优的k3作为P波初至点；STA/LTA法有拾取时，ki即为P波大致初至，再设定ki与k2、k3的允许 误差范围a,排除PAI-K法和AIC法稳定性较差的问题，从而提高P波初至点拾取的稳定性和 精度。
[0032] 如图1所示，一 种微震信号P波初至点综合拾取法，包括W下步骤：
[0033] 步骤1:导入微震时间序列x(n)
[0034] 导入微震时间序列x(n)(n = l，2,…，N)，其中N为微震信号的总采样点数，取N = 4000~7000,微震信号采样频率f = 4000~7000Hz;
[0035] 步骤2:拾取STA/LTA法首个阀值触发点ki
[0036] 由公式
十算x(n)的长短时窗均值比值STA化)/LTA化），k为 第k个采样点，k = Wlta，WLTA+1，…，N，WsTA、Wlta分别为短、长时窗采样点个数，WsTA = 50~70， Wlta= 500~700，取STA/LTA首个阀值触发点作为第一 P波初至点ki;其中，STA/LTA阀值λ取 2.5;
[0037] 步骤3:拾取ΡΑΙ-Κ法峰度最大值点k2
[003引由公式
计算X ( η )的峰度值K ( k )，
Μ为滑动时窗的长度，M= 200~300,取峰度最大值点作 为第二P波初至点k2;
[0039] 步骤4:拾取AIC法自相关最小值点k3
[0040] 由公式AIC(k)=k · log{va;r(x[l,k])} + (N-k-l) · log{va;r(x[k+l,N])}计算x(n) 的自相关值AI(Xk)，k=l，2,…，N，var(x[l，k])为第1点至第k点的微震时间序列方差，var (x[k+l，N])为第k+1点至第N点的微震时间序列方差，取自相关最小值点作为第ΞΡ波初至 点ks;
[0041 ]步骤5:综合法确定P波初至点k
[0042]综合法确定P波初至点k: (1 )ki无拾取时，取k = k3; (2)ki有拾取时:①I ki-k31 < a， 取k = k3;② I lu-k21 < a，且 I k广k31〉a，取k = k2;③ I k广k21〉a，且 I lu-k31〉a，取k = ki。其中，a = 180~300。
[0043] 实施例1:
[0044] 如图2(a)~（e)所示，分别为起振明显信号（图2a、b)、低信噪比，起振不明显信号 (图2c)、尾部振荡严重信号（图2d)和含尖刺信号（图2e)的STA/LTA、PAI-K和AIC法拾取图， 现将STA/LTA、PAI-K、AIC和综合法拾取结果汇于表1。其中，参数设定如下:传感器采样频率 6000Hz，微震时间序列长度为4000个采样点，STA/LTA法的阀值为2.5，长、短时窗长度分别 为600和50个采样点，PAI-K法的滑动时窗长度为200个采样点，综合法允许误差范围a为240 个采样点。由表知：综合法拾取的稳定性和精度较高，有效解决STA/LTA法拾取精度较低， PAI-K法和AIC法拾取稳定性较差的问题。
[0045] 表1 STA/LTA、PAI-K、AIC和综合法典型波形拾取结果
[0046]
[0047] 实施例2:
[004引图3是STA/LTA、PAI-K和AIC法工程拾取误差图，并将STA/LTA、PAI-K和AIC法拾取 误差汇于表2,图中580组微震信号为开阳憐矿用沙巧矿区IMS微震系统随机抽取得到。参数 设定如下：传感器采样频率6000化，微震时间序列长度为4000个采样点，STA/LTA法的阀值 为2.5，长、短时窗长度分别为600和50个采样点，PAI-K法的滑动时窗长度为200个采样点。 由图表知:STA/LTA法有拾取时稳定性较好，但其无拾取事件较多，且拾取精度较低;PAI-K 法和AIC法拾取精度较高，但稳定性较STA/LTA法有拾取时差，且AIC法的稳定性和精度均优 于PAI-K法。
[0049]图4是综合法工程拾取误差图，并将综合法拾取误差汇于表2,其中综合法允许误 差范围a为240个采样点。由图表知:综合法的拾取精度和稳定性均很好，误差在10ms内事件 比例为92.76 %，误差在30ms内事件达到了 97.41 %。综合法有效解决了 STA/LTA法无拾取事 件较多、拾取精度较低，PAI-K法和AIC法拾取稳定性较差的技术问题。
[00加]表2 STA/LTA、PAI-K、AIC和综合法工程拾取误差统计
[0化1 ]
[0052] W上所述仅为本发明的实施例而已，并不用W限制本发明，凡在本发明精神和原 则之内，所作任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种微震信号P波初至点综合拾取方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1:导入微震时间序列x(n) 导入微震时间序列x(n)(n = l，2,…，N)，其中N为微震信号的总采样点数，取N = 4000~ 7000,微震信号采样频率f = 4000~7000Hz; 步骤2:拾取STA/LTA法首个阀值触发点Iu 由公另计算X(H)的长短时窗均值比值STA(k)/LTA(k)，k为第k个 采样点，k = Wlta，Wlta+ 1，…，N，Wsta、Wlta分别为短、长时窗采样点个数，Wsta = 50~70，Wlta = 500~700，取STA/LTA首个大于阀值的触发点作为第一 P波初至点Iu; 其中，STA/LTA阀值为λ取2~3; 步骤3:拾取PAI-K法峰度最大值点1? 由公式计算X(η)的峰度值K(k)，M为滑动时窗的 长度，M=200~300，k=M，M+l，…，N，取峰度最大值点作为第二P波初至 点k2; 步骤4:拾取AIC法自相关最小值点k3 由公式AIC(k)=k · log{var(x[l，k])} + (N-k_l) · log{var(x[k+l，N])}计算x(n)的自 相关值AIC(k)，k=l，2,…，N，var(x[l，k])指第1点至第1^点的微震时间序列方差，var(x[k+ I，N])指第k+1点至第N点的微震时间序列方差，取自相关最小值点作为第三P波初至点k 3。 步骤5:综合法确定P波初至点k 按照以下准则确定P波初至点k: (1) ki无拾取时，取k = k3; (2) ki有拾取时:① I ki_k31 < a，取k = k3;② I ki_k21 < a，且 I ki_k31 >a，取k = k2;③ I ki_k2 >a，且 I ki_k31 >a，取k = ki。2. 根据权利要求1所述的微震信号P波初至点综合拾取方法，其特征在于，取N = 4000~ 7000，f = 4000~7000，Wsta=50~70，Wlta=500~700，λ = 2~3，M=200~300，a = 180~300〇
【专利摘要】本发明公开了一种微震信号P波初至点综合拾取方法，包括如下步骤：导入微震时间序列数据；拾取STA/LTA法首个阀值触发点k1；拾取PAI-K法峰度最大值点k2；拾取AIC法自相关最小值点k3；综合法确定P波初至点k：(1)k1无拾取时，取k＝k3；(2)k1有拾取时：①|k1-k3|≤a，取k＝k3；②|k1-k2|≤a，且|k1-k3|>a，取k＝k2；③|k1-k2|>a，且|k1-k3|>a，取k＝k1。通过综合拾取法有效解决了STA/LTA法无拾取事件较多、拾取精度较低，PAI-K法和AIC法拾取稳定性较差的技术问题。此方法具有处理简便、适用性强、准确性高等特点。
【IPC分类】G01V1/28
【公开号】CN105487114
【申请号】CN201510899985
【发明人】尚雪义, 李夕兵, 董陇军, 王泽伟, 张楚旋, 刘栋, 周勇勇
【申请人】中南大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月8日
【技术领域】
[0001] 本发明属于信号处理技术领域，尤其是设及一种微震信号P波初至点综合拾取方 法。
【背景技术】
[0002] 微震监测技术作为一种先进且行之有效的区域灾害监测和预测手段，在国内外矿 山工程、油气开采、边坡稳定和隧道工程等领域得到了广泛应用。微震监测技术主要包括： 监测台网布置、数据处理和微震事件定位(Ge，2005)，而微震信号P波初至点拾取是数据处 理的核屯、工作之一。目前，主要采用人工拾取P波初至点，但人工拾取效率低，且易受个人因 素影响。为此，研究一种精度高、稳定性好的P波初至点拾取方法非常重要。
[0003] Stevenson( 1976)提出了长短时窗均值比（STA/LTA)法，A1 len( 1978，1982)、Baer& Krado 1 f er (1987)、Ear 1 e&Shearer (1994)和刘哈閲长建中（2014)等提出了 不同的 STA/LTA特 征函数，增强了 STA/LTA值对微震信号幅值和频率变化的响应;Saragiotis等（2002，2004) 提出了基于高阶统计量-偏度和峰度的PAI-S/K法，Galiana-Merino等(2008)、脚perkoch等 (2010)和Bai 1 lard等(2014)结合小波分解或改进拾取的功能函数，实现PAI-S/K法的提升 拾取；Maeda(1985)提出了无需使用AR系数的VAR-AIC法，Sleeman&van Eck(1999)和 LeonarcK 1999，2000)提出了自回归池赤准则(AR-AIC)法。STA/LTA法利用了P波初至点微震 信号幅值和频率的变化，该算法简单易懂、计算速度快，但其采用阀值触发点作为P波初至 点：阀值较小时，微震信号容易被噪音提前触发；阀值较大时，微震信号可能不被触发或触 发较晚，致使误差较大，由此很难找到一个适合不同波形的阀值。PAI-K法和AIC法充分利用 了 P波初至前后微震信号的奇异性，拾取精度较高（图3和表2)，但易受低信噪比、尖刺和尾 部振荡信号影响（图2)，拾取稳定性较差。
[0004] 可见现有的微震信号P波初至点拾取方法存在很大的局限，需要研究一种拾取精 度高、稳定性好的自动拾取方法。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种微震信号P波初至点综合拾取方法，该微 震信号P波初至点综合拾取方法计算简便、适用性强、准确性高。
[0006] 发明的技术解决方案如下：
[0007] -种微震信号P波初至点综合拾取方法，包括W下步骤：
[000引步骤1:导入微震时间序列x(n)
[0009] 导入微震时间序列X(n)(n = l，2,…，N)，其中N为微震信号的总采样点数，取N = 4000~7000,微震信号采样频率f = 4000~7000Hz;
[0010] 步骤2:拾取STA/LTA法首个阀值触发点ki
[0011] 由公式
十算X(n)的长短时窗均值比值STA化)/LTA(k)，k为 第k个采样点，k=WLTA，WLTA+l，…，N，取STA/LTA首个阀值触发点作为第一P波初至点ki;
[0012] 其中，STA/LTA阀值λ取2~3;
[OOU] 其中，Wsta、Wlta分别为短、长时窗采样点个数，Wsta=50~70，Wlta=500~700;
[0014] 步骤3:拾取PAI-K法峰度最大值点k2
[0015] 由公iS
3计算χ(η)的峰度值K(k)，k = M，M+ 1，…，N，取峰度最大值点作为第二P波初至点k2。
[0016] 其中
Μ为滑动时窗的长度，M = 200~300;
[0017] 步骤4:拾取AIC法自相关最小值点k3
[001 引 由公式AlC(k) =k · log{va;r(x[ 1 ,k]) } + (N-k_l) · log{va;r(x[k+l ,Ν])}计算x(n) 的自相关值AI(Xk)，k=l，2,…，N，取自相关最小值点作为第ΞΡ波初至点k3。
[0019] 其中，var(x[l，k])为第1点至第k点的微震时间序列方差，var(x比+1，N])为第k+1 点至第N点的微震时间序列方差；
[0020] 步骤5:综合法确定P波初至点k
[0021 ] 综合法确定P波初至点k:(l)ki无拾取时，取k = k3;(2)ki有拾取时:① Iki-ksI <曰， 取k = k3;② |lu-k21 < a，且 I lu-k31〉日，取k = k2;③ I lu-k21〉日，且 I lu-k31〉日，取k = ki。
[0022] 其中，a = 180 ~300。
[0023] 误差范围a由STA/LTA法与PAI-K法、AIC法拾取结果合理差值确定:误差范围过小， 则会减少PAI-K法和AIC法拾取结果的比例，最终拾取结果误差较大;误差范围过大，则可能 取PAI-K法和AIC法得到的不稳定结果。经过试验得到a = 180~300为合理值。
[0024] 有益效果：
[0025] 本发明提供的一种微震信号P波初至点综合拾取方法，主要解决STA/LTA法无拾取 事件较多、拾取精度较低，PAI-K法和AIC法拾取稳定性较差的问题。本方法包括如下步骤： 导入微震时间序列数据;拾取STA/LTA法首个阀值触发点ki;拾取PAI-K法峰度最大值点k2; 拾取AIC法自相关最小值点k3;综合法确定P波初至点k: (l)ki无拾取时，k = k3; (2)ki有拾取 时：① I k广k31 < a，取k = k3;② I k广k21 < a，且 I lu-k31〉a，取k = k2;③ I lu-k21〉a，且 I lu-k31〉a， 取k = ki。本发明借助于STA/LTA法有拾取时稳定性较好，PAI-K法和AIC法拾取精度较高，且 AIC法的稳定性和精度均优于PAI-K法的特性(图3和表2): STA/LTA法的ki无拾取时，取拾取 结果较优的k3作为P波初至点；STA/LTA法有拾取时，ki即为P波大致初至点，再设定ki与k2、k3 的允许误差范围a,排除PAI-K法和AIC法稳定性较差的问题，从而提高P波初至点拾取的稳 定性和精度。此方法具有处理简便、适用性强、准确性高等特点。
【附图说明】
[00%]图1是本发明所述方法流程图。
[0027] 图2是STA/LTA、PAI-K和AIC法拾取典型案例图。其中，（a)、（b)为起振明显信号， (C)为信噪比低，起振不明显信号，（d)为尾部振荡严重信号，（e)为含尖刺信号。
[0028] 图3是STA/LTA、PAI-K和AIC法工程拾取误差图。
[0029] 图4是综合法工程拾取误差图。
【具体实施方式】
[0030] 下面将结合附图1~4,对本发明提出的一种综合拾取方法作进一步说明。
[0031] 本发明算法思想的描述如下：针对微震信号P波初至点STA/LTA法无拾取事件较 多、拾取精度较低，PAI-K法和AIC法拾取稳定性较差的问题，提出一种微震信号P波初至点 综合拾取法，该方法借助于STA/LTA法有拾取时稳定性较好，PAI-K法和AIC法拾取精度较 高，且AIC法的稳定性和精度均优于PAI-K法的特性(图3): STA/LTA法无拾取时，取拾取结果 较优的k3作为P波初至点；STA/LTA法有拾取时，ki即为P波大致初至，再设定ki与k2、k3的允许 误差范围a,排除PAI-K法和AIC法稳定性较差的问题，从而提高P波初至点拾取的稳定性和 精度。
[0032] 如图1所示，一 种微震信号P波初至点综合拾取法，包括W下步骤：
[0033] 步骤1:导入微震时间序列x(n)
[0034] 导入微震时间序列x(n)(n = l，2,…，N)，其中N为微震信号的总采样点数，取N = 4000~7000,微震信号采样频率f = 4000~7000Hz;
[0035] 步骤2:拾取STA/LTA法首个阀值触发点ki
[0036] 由公式
十算x(n)的长短时窗均值比值STA化)/LTA化），k为 第k个采样点，k = Wlta，WLTA+1，…，N，WsTA、Wlta分别为短、长时窗采样点个数，WsTA = 50~70， Wlta= 500~700，取STA/LTA首个阀值触发点作为第一 P波初至点ki;其中，STA/LTA阀值λ取 2.5;
[0037] 步骤3:拾取ΡΑΙ-Κ法峰度最大值点k2
[003引由公式
计算X ( η )的峰度值K ( k )，
Μ为滑动时窗的长度，M= 200~300,取峰度最大值点作 为第二P波初至点k2;
[0039] 步骤4:拾取AIC法自相关最小值点k3
[0040] 由公式AIC(k)=k · log{va;r(x[l,k])} + (N-k-l) · log{va;r(x[k+l,N])}计算x(n) 的自相关值AI(Xk)，k=l，2,…，N，var(x[l，k])为第1点至第k点的微震时间序列方差，var (x[k+l，N])为第k+1点至第N点的微震时间序列方差，取自相关最小值点作为第ΞΡ波初至 点ks;
[0041 ]步骤5:综合法确定P波初至点k
[0042]综合法确定P波初至点k: (1 )ki无拾取时，取k = k3; (2)ki有拾取时:①I ki-k31 < a， 取k = k3;② I lu-k21 < a，且 I k广k31〉a，取k = k2;③ I k广k21〉a，且 I lu-k31〉a，取k = ki。其中，a = 180~300。
[0043] 实施例1:
[0044] 如图2(a)~（e)所示，分别为起振明显信号（图2a、b)、低信噪比，起振不明显信号 (图2c)、尾部振荡严重信号（图2d)和含尖刺信号（图2e)的STA/LTA、PAI-K和AIC法拾取图， 现将STA/LTA、PAI-K、AIC和综合法拾取结果汇于表1。其中，参数设定如下:传感器采样频率 6000Hz，微震时间序列长度为4000个采样点，STA/LTA法的阀值为2.5，长、短时窗长度分别 为600和50个采样点，PAI-K法的滑动时窗长度为200个采样点，综合法允许误差范围a为240 个采样点。由表知：综合法拾取的稳定性和精度较高，有效解决STA/LTA法拾取精度较低， PAI-K法和AIC法拾取稳定性较差的问题。
[0045] 表1 STA/LTA、PAI-K、AIC和综合法典型波形拾取结果
[0046]
[0047] 实施例2:
[004引图3是STA/LTA、PAI-K和AIC法工程拾取误差图，并将STA/LTA、PAI-K和AIC法拾取 误差汇于表2,图中580组微震信号为开阳憐矿用沙巧矿区IMS微震系统随机抽取得到。参数 设定如下：传感器采样频率6000化，微震时间序列长度为4000个采样点，STA/LTA法的阀值 为2.5，长、短时窗长度分别为600和50个采样点，PAI-K法的滑动时窗长度为200个采样点。 由图表知:STA/LTA法有拾取时稳定性较好，但其无拾取事件较多，且拾取精度较低;PAI-K 法和AIC法拾取精度较高，但稳定性较STA/LTA法有拾取时差，且AIC法的稳定性和精度均优 于PAI-K法。
[0049]图4是综合法工程拾取误差图，并将综合法拾取误差汇于表2,其中综合法允许误 差范围a为240个采样点。由图表知:综合法的拾取精度和稳定性均很好，误差在10ms内事件 比例为92.76 %，误差在30ms内事件达到了 97.41 %。综合法有效解决了 STA/LTA法无拾取事 件较多、拾取精度较低，PAI-K法和AIC法拾取稳定性较差的技术问题。
[00加]表2 STA/LTA、PAI-K、AIC和综合法工程拾取误差统计
[0化1 ]
[0052] W上所述仅为本发明的实施例而已，并不用W限制本发明，凡在本发明精神和原 则之内，所作任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种微震信号P波初至点综合拾取方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1:导入微震时间序列x(n) 导入微震时间序列x(n)(n = l，2,…，N)，其中N为微震信号的总采样点数，取N = 4000~ 7000,微震信号采样频率f = 4000~7000Hz; 步骤2:拾取STA/LTA法首个阀值触发点Iu 由公另计算X(H)的长短时窗均值比值STA(k)/LTA(k)，k为第k个 采样点，k = Wlta，Wlta+ 1，…，N，Wsta、Wlta分别为短、长时窗采样点个数，Wsta = 50~70，Wlta = 500~700，取STA/LTA首个大于阀值的触发点作为第一 P波初至点Iu; 其中，STA/LTA阀值为λ取2~3; 步骤3:拾取PAI-K法峰度最大值点1? 由公式计算X(η)的峰度值K(k)，M为滑动时窗的 长度，M=200~300，k=M，M+l，…，N，取峰度最大值点作为第二P波初至 点k2; 步骤4:拾取AIC法自相关最小值点k3 由公式AIC(k)=k · log{var(x[l，k])} + (N-k_l) · log{var(x[k+l，N])}计算x(n)的自 相关值AIC(k)，k=l，2,…，N，var(x[l，k])指第1点至第1^点的微震时间序列方差，var(x[k+ I，N])指第k+1点至第N点的微震时间序列方差，取自相关最小值点作为第三P波初至点k 3。 步骤5:综合法确定P波初至点k 按照以下准则确定P波初至点k: (1) ki无拾取时，取k = k3; (2) ki有拾取时:① I ki_k31 < a，取k = k3;② I ki_k21 < a，且 I ki_k31 >a，取k = k2;③ I ki_k2 >a，且 I ki_k31 >a，取k = ki。2. 根据权利要求1所述的微震信号P波初至点综合拾取方法，其特征在于，取N = 4000~ 7000，f = 4000~7000，Wsta=50~70，Wlta=500~700，λ = 2~3，M=200~300，a = 180~300〇
【专利摘要】本发明公开了一种微震信号P波初至点综合拾取方法，包括如下步骤：导入微震时间序列数据；拾取STA/LTA法首个阀值触发点k1；拾取PAI-K法峰度最大值点k2；拾取AIC法自相关最小值点k3；综合法确定P波初至点k：(1)k1无拾取时，取k＝k3；(2)k1有拾取时：①|k1-k3|≤a，取k＝k3；②|k1-k2|≤a，且|k1-k3|>a，取k＝k2；③|k1-k2|>a，且|k1-k3|>a，取k＝k1。通过综合拾取法有效解决了STA/LTA法无拾取事件较多、拾取精度较低，PAI-K法和AIC法拾取稳定性较差的技术问题。此方法具有处理简便、适用性强、准确性高等特点。
【IPC分类】G01V1/28
【公开号】CN105487114
【申请号】CN201510899985
【发明人】尚雪义, 李夕兵, 董陇军, 王泽伟, 张楚旋, 刘栋, 周勇勇
【申请人】中南大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月8日
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