[發(fā)明專利]一種矢量場多模式面波頻散計算方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011129114.8
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112051610A
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊春穎;王赟
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學(xué)（北京）
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 張夢澤

1.一種矢量場多模式面波頻散計算方法，其特征在于，包括：

獲取檢波器采集的數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述檢波器采集的數(shù)據(jù)采用標(biāo)量MUSIC頻譜計算方法確定R分量和Z分量的頻散譜，并根據(jù)所述R分量和Z分量的頻散譜確定頻散曲線的頻率區(qū)間和速度區(qū)間；

根據(jù)所述檢波器采集的數(shù)據(jù)采用矢量MUSIC頻譜計算方法確定R-Z矢量場的面波頻散譜；

在所述頻率區(qū)間和所述速度區(qū)間范圍內(nèi)確定面波的頻率-相速度曲線；

根據(jù)所述檢波器采集的數(shù)據(jù)采用標(biāo)量MUSIC頻譜計算方法確定Love波的頻率-相速度曲線。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的矢量場多模式面波頻散計算方法，其特征在于，所述根據(jù)所述檢波器采集的數(shù)據(jù)采用標(biāo)量MUSIC頻譜計算方法確定R分量和Z分量的頻散譜，具體包括：

根據(jù)如下公式確定頻散譜：

其中，

A(k)＝[1,exp(-jwτ),...,exp(-j(M-1)wτ)]

W_L^HA(k_c)＝1

W_L＝μ(R₁+LI)^-1A(k_c)

式中，P_music(k)為頻散譜，k為波數(shù)，k＝2πf/v，f為頻率，v為波速，y(t)為檢波器的輸出，x_i(t)為第i個檢波器接收的震源子波，n_i(t)為第i個檢波器的隨機(jī)噪音，A(k)為導(dǎo)向矩陣，A_i(k)為第i個檢波器的導(dǎo)向矩陣，H表示共軛轉(zhuǎn)置，w為角頻率，τ為時間，M為檢波器總數(shù)，R₁為標(biāo)量場的協(xié)方差矩陣，U_s1為R₁分解得到的信號的特征向量，Σ_s1為R₁分解得到的信號的對角陣，Σ_s1的對角線上的元素為信號的特征值，U_n1為R₁分解得到的噪音的特征向量，Σ_n1為R₁分解得到的噪音的對角陣，Σ_n1的對角線上的元素為噪音的特征值，W_L為全矢量，μ為常數(shù)項，L為加載參數(shù)，I為單位矩陣，A(k_c)為在面波頻散譜的極值點k_c處的導(dǎo)向矩陣。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的矢量場多模式面波頻散計算方法，其特征在于，所述根據(jù)所述檢波器采集的數(shù)據(jù)采用矢量MUSIC頻譜計算方法確定R-Z矢量場的面波頻散譜，具體包括：

根據(jù)如下公式確定面波頻散譜：

其中，

R₂＝E[Z(t)Z(t)^H]＝F(k)E[S(t)S^H(t)]F^H(k)+σ²I

Z(t)＝F(k)S(t)+N(t)

u_N＝[cosk_N,sink_N]^T

式中，E表示數(shù)學(xué)期望，P(k)為面波頻散譜，F(xiàn)(k)為矢量陣列的方向向量，R₂為矢量場的協(xié)方差矩陣，U_s2為R₂+LI分解得到的信號的特征向量，∑_s2為R₂+LI分解得到的信號的對角陣，U_n2為R₂+LI分解得到的噪音的特征向量，∑_n2為R₂+LI分解得到的噪音的對角陣，Z(t)為檢波點接收到的波場矢量，S(t)為震源函數(shù)，σ²為檢波器白噪音功率，N(t)為背景噪音矢量，f(k)為陣列的方向矢量，N為震源總個數(shù)，u_N為入射角的正弦和余弦，k_N為第N個震源入射到檢波器的波數(shù)。