[發(fā)明專利]一種基于聯(lián)合字典的煤層巷道錨桿振動(dòng)噪聲壓制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811511624.4
• 申請(qǐng)日: 2018-12-11
• 公開（公告）號(hào): CN109765608B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王云宏;燕斌;王保利;陳建友;王曉凱;陳文超;金丹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司
• 主分類號(hào): G01V1/24
• 分類號(hào): G01V1/24;G01V1/30;G06K9/62
• 代理公司: 北京天奇智新知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11340
• 代理人: 李振文

1.一種基于聯(lián)合字典的煤層巷道錨桿振動(dòng)噪聲壓制方法，其特征在于，包括：

步驟1：采集地震記錄信號(hào)，根據(jù)地震記錄信號(hào)中有效信號(hào)與錨桿振動(dòng)噪聲稀疏特征確定形態(tài)成分分析所使用的兩種變換字典；

步驟2：自動(dòng)計(jì)算地震記錄信號(hào)中單道數(shù)據(jù)的振幅譜峰度，并得到使用分塊坐標(biāo)松弛算法進(jìn)行信噪分離的迭代參數(shù)；

步驟3：使用分塊坐標(biāo)松弛算法對(duì)原始地震記錄信號(hào)進(jìn)行單道處理，實(shí)現(xiàn)信噪分離，得到壓噪后信號(hào)；

重復(fù)步驟2-3直到采集的地震記錄信號(hào)中所有道數(shù)據(jù)處理完成；

步驟1中根據(jù)有效信號(hào)稀疏特征與錨桿振動(dòng)噪聲稀疏特征確定形態(tài)成分分析的兩種變換字典，有效信號(hào)選擇小波變換字典，錨桿振動(dòng)噪聲選擇局部離散余弦變換字典，并構(gòu)成超完備字典：

所述小波變換字典為連續(xù)小波變換，其中連續(xù)小波變換為：

式中，WT_x(a,τ)為變換系數(shù)，a表示尺度因子，x(t)表示待分析信號(hào)，ψ(t)表示Morlet母小波；其中t為時(shí)間，τ為平移量，*表示共軛；

連續(xù)小波變換的反變換為：

式中常數(shù)C_Ψ＜∞為其容許條件；

其中，連續(xù)小波變換基函數(shù)類型選擇為實(shí)數(shù)類型，小波變換最小尺度為2×dt，最大尺度為100×dt，dt為采樣間隔，尺度間隔為0.125；

局部離散余弦變換字典的局部離散余弦變換的定義為：

式中，DCT(u)表示變換系數(shù)，x[n]表示待分析信號(hào)，且u＝1,2,...,N-1，N為數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)長度；

局部離散余弦變換的反變換為

式中n＝0, 1,2,...,N-1 ；

其中，所述步驟2具體包括以下步驟：

計(jì)算單道數(shù)據(jù)時(shí)間域振幅的均值來確定最小閾值參數(shù)，其實(shí)現(xiàn)如下式所示：

式中，δ_j為第j道最小閾值參數(shù)，x_j,i為第j道第i個(gè)采樣點(diǎn)，N為采樣點(diǎn)長度；

計(jì)算單道數(shù)據(jù)的振幅譜峰度α：

其中V為歸一化振幅譜方差：

Y[k]歸一化后的頻率域離散采樣值，為Y[k]的均值：

Y[k]＝X[k]/(max(abs(X[k])),

X[k]為x[n]的離散傅里葉變換：

X[k]＝DFT(x[n]),

將有效信號(hào)與錨桿振動(dòng)噪聲模型進(jìn)行疊加；

根據(jù)下式確定離散余弦變換的閾值權(quán)系數(shù)參數(shù)Dcp：

Dcp＝k-α/100,

其中，k為參數(shù)Dcp的修正權(quán)系數(shù)；

其中，連續(xù)小波變換字典的閾值權(quán)系數(shù)固定為1；

步驟3中使用分塊坐標(biāo)松弛算法對(duì)原始地震記錄信號(hào)進(jìn)行單道處理，實(shí)現(xiàn)信噪分離，得到壓噪后數(shù)據(jù)，具體包括：

首先假設(shè)有效信號(hào)與錨桿振動(dòng)噪聲信號(hào)初始值都為零，然后通過分塊坐標(biāo)松弛算法迭代得到分離的有效信號(hào)與錨桿振動(dòng)噪聲；

坐標(biāo)松弛算法的迭代步驟為：

初始化：初始迭代步數(shù)k＝0，初始解

表示有效信號(hào)的系數(shù)初始解，表示錨桿振動(dòng)噪聲的系數(shù)初始解；

迭代：每步迭代k增加1，并計(jì)算：

式中，T_λ為硬閾值函數(shù)，Ccp為有效信號(hào)的閾值權(quán)系數(shù)；與A₁構(gòu)成一對(duì)正反變換，與A₂構(gòu)成一對(duì)正反變換；

當(dāng)達(dá)到設(shè)定的迭代次數(shù)時(shí)，迭代終止，此時(shí)輸出為

為分離的有效信號(hào)的變換系數(shù)，為分離的錨桿振動(dòng)噪聲的變換系數(shù)。