地震信号去噪及检测方法研究

论文摘要

地球结构复杂,地震信号在产生、传播和采集等阶段伴随的各种噪声,会对地震初至时刻的判断产生干扰,影响对整个地震事件的最终分析。目前处理的信号均是台阵信号,在信号聚束前仅对信号进行统一频带滤波处理,信噪比并不高。在地震信号自动检测中,提高信号信噪比,进一步提高信号检测特征值十分重要。本文在研究传统地震信号检测方法及实际地震信号处理系统的基础上,针对传统方法在信号预处理环节上的不足进行改进,完成以下工作。针对传统方法中的单一频带滤波,提出使用有差别双次频带滤波的方法解决传统方法中忽略各地震记录中噪声存在差异性的问题。与传统做法相比,本文针对每个子台的地震波进行有差别滤波。为了实现信号的有差别滤波,本文使用广义S变换对信号进行时频分析。通过信号的时频图发现信号的优势频带,对信号进行有差别滤波;针对有些信号优势频带分布在不同频段的情况,本文对信号进行双次滤波。通过上述滤波改进,对信号的滤波效果更佳;针对传统方法中没有对地震信号进行去噪,提出增加信号去噪,完善传统方法中没有信号去噪的不足。通过对比常见的信号去噪方法,结合地震信号特点,本文首先使用经验模态分解(EMD)将地震信号分解成固有模态函数(IMF),然后将只包含噪声的固有模态函数系数置为零,最后将各阶固有模态函数叠加完成信号的重构去噪。与传统方法相比,增加信号去噪处理,可以进一步提高待检测信号的信噪比,有利于成功检测出地震信号。本文在使用广义S变换改进单一频带滤波和使用EMD增加信号去噪处理的基础上,结合实际地震信号处理流程,使用MATLAB搭建地震信号处理仿真平台,提出了基于广义S变换滤波和EMD去噪的地震信号检测算法,并在仿真平台上验证该算法在处理实测地震信号时算法的有效性。仿真验证表明本文提出的算法可以有效提高地震信号检测特征值,有利于提高地震信号检测概率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 选题背景及研究意义
•     1.1.1 地震信号去噪的研究意义
•     1.1.2 地震信号检测方法的研究意义
•   1.2 相关内容及现状
•     1.2.1 地震信号去噪方法现状研究
•     1.2.2 地震信号检测方法研究现状
•   1.3 论文的主要工作与结构安排
•     1.3.1 论文主要工作
•     1.3.2 论文结构安排
• 第二章 地震信号检测关键技术概述
•   2.1 地震信号及台阵技术
•     2.1.1 地震信号
•     2.1.2 台阵技术
•   2.2 地震信号时频分析方法
•     2.2.1 短时傅里叶变换
•     2.2.2 小波变换
•     2.2.3 S变换和广义S变换
•   2.3 地震信号检测方法
•     2.3.1 F检测
•     2.3.2 广义F检测
•     2.3.3 长短时窗比值法（STA/LTA）
•   2.4 本章小结
• 第三章 基于广义S变换和EMD的地震信号检测算法
•   3.1 单频带滤波地震信号检测算法的问题分析
•   3.2 单频带滤波地震信号检测算法的改进思路
•     3.2.1 滤波过程
•     3.2.2 去噪过程
•   3.3 基于广义S变换滤波和EMD去噪的地震信号检测算法
•     3.3.1 基于广义S变换和EMD的地震检测算法
•     3.3.2 基于广义S变换的地震信号滤波
•     3.3.3 基于EMD分解的地震信号去噪
•   3.4 本章小结
• 第四章 基于广义S变换和EMD的地震检测算法仿真验证及分析
•   4.1 地震信号处理Matlab仿真平台设计
•   4.2 获取地震波数据
•     4.2.1 地震波文件
•     4.2.2 地震数据获取
•   4.3 实测数据分析流程
•   4.4 参数设置
•   4.5 实测数据结果分析
•     4.5.1 信号聚束
•     4.5.2 双频带滤波
•     4.5.3 算法对比
•   4.6 本章小结
• 第五章 总结与展望
•   5.1 总结
•   5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者攻读学位期间学术成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 韩若楠

导师: 李秀华

关键词: 地震信号检测,变换,分解,去噪

来源: 北京邮电大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,信息科技

专业: 地质学,地球物理学,矿业工程,电信技术

单位: 北京邮电大学

基金: 合作项目《数据挖掘技术在地震波形分析处理中的应用》

分类号: TN911.7;P631.4

总页数: 64

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