[發明專利]一種次聲信號幅值季節性偏差校正方法

有效

• 申請號: 202010036328.4
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111222081B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 唐偉;劉俊民;王曉明;劉哲函;王燕
• 申請（專利權）人: 禁核試北京國家數據中心
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10;G01H17/00;G01W1/00;G01V1/00
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 趙欣

本發明涉及一種次聲信號幅值季節性偏差校正方法，提出了以試驗場為中心，劃分分割線，對分割線兩側臺站獨立進行幅值校正。在對實際監測信號幅值進行當量歸一化處理的基礎上，將歸一化后的次聲信號幅值按日歷天進行分析，采用二階擬合曲線確切地反映了信號幅值變化規律。針對不同次聲臺站給出了通用校正函數和以通用函數為基礎進行精確校正的方法。以實測信號幅值扣除校正值后即為次聲信號校正幅值。本發明解決了因季節性差異導致的實測次聲信號偏差較大的問題，從而提高了次聲事件當量估算準確度，降低了當量估算誤差。

技術領域

本發明屬于次聲信號校正技術領域，具體涉及一種次聲信號幅值季節性偏差校正方法。

背景技術

次聲是全面禁止核試驗條約組織規定的四種監測技術手段之一，可有效監測大氣層和地面爆炸事件。利用次聲臺站記錄的爆炸次聲信號，通過信號檢測與特征提取、臺網關聯的技術手段，可以確定事件發生的位置、事件及當量。根據次聲信號的特征參數、信號傳輸距離，按照一定的能量衰減規律計算次聲事件當量。次聲事件當量估算方式主要有兩種：根據次聲信號幅值及信號傳輸距離計算、根據次聲信號周期計算。其中，根據次聲信號幅值計算當量的方式是基于次聲信號在遠距離傳輸中的能量衰減規律，事件能量越高，則傳播相同距離后記錄的次聲信號幅值也越大。而利用次聲信號周期計算當量的方法是基于信號遠距離傳輸過程中的頻率衰減規律，由于頻散，次聲信號的高頻成分衰減很快；信號周期越長，則表明低頻成分越多，次聲事件的能量也越強。目前次聲事件當量估算主要采用信號幅值和傳輸距離方式。

次聲由于受大氣環流等因素影響，在傳輸過程中存在順風加強、逆風減弱的特點，次聲臺站實際監測的次聲信號幅值與理論值之間存在較為明顯的差異。

發明內容

本發明提供一種次聲信號幅值季節性偏差校正方法，要解決的技術問題是：解決季節性變化因素對次聲信號幅值的影響，從而提高爆炸事件的當量估算的準確性。

為了解決以上技術問題，本發明提供了一種次聲信號幅值季節性偏差校正方法，其特殊之處在于：其包括以下步驟：

S1、對目標地區歷史爆炸事件進行收集，得到各次聲臺站記錄的次聲信號；

S2、將收集的次聲信號按照臺站進行分類，記錄事件發生日期、臺站名稱、臺站至事件的距離、臺站至事件的方位角、爆炸事件的當量、監測的次聲信號幅值；

S3、對次聲信號幅值進行當量歸一化處理，并取對數，得到歸一化幅值amp_adjust：

S4、將事件發生日期轉換為日歷天Jdate，即全年第x天；以日歷天為橫坐標，歸一化幅值amp_adjust為縱坐標，對所指定臺站記錄的所有次聲信號進行分析；

S5、根據歸一化幅值-日歷天圖示所展示的各臺站信號幅值變化趨勢，將次聲臺站分為先上升后降低型和先降低后上升型；

S6、按照S5得到的兩種類型的臺站的地理分布劃定分割線，將兩種類型的臺站分割開來，對分割線兩側臺站分別進行幅值校正；對需要幅值校正的臺站，將歸一化幅值分別進行二階、三階、四階擬合，確定最能反映幅值變化規律的多階擬合函數；

S7、對于同一類型的臺站，將S6得到的某一臺站多階擬合函數在其它臺站進行適用性進行分析，確認最能反映幅值變化規律的擬合函數階數；

S8、將S7確定的某一臺站的擬合函數在同一類臺站進行適用性分析，最終確定適合全部或大部分臺站使用的擬合函數，從而獲得普遍適用的通用校正函數；

S9、對于某一個具體事件，將其所發生的日歷天代入S8的通用校正函數中，即可獲得當日次聲信號的校正系數Amp2，得到經校正后的次聲信號幅值amp_new為：

amp_new＝amp_adjust-Amp2

S10、根據當量計算公式確定經信號幅值季節性偏差校正后的平流層頂次聲信號幅值-當量-傳輸距離關系。