[發明專利]一種微震震源定位方法及系統

有效

• 申請號: 202110479413.2
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113189644B
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 潘玉寨;張鵬旭;董夢瑤
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（威海）
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王愛濤

1.一種微震震源定位方法，其特征在于，包括：

采用傳感器采集微震震源數據；

根據所述震源數據，通過能量比法和中值濾波法確定微震波形的初至時刻；

根據所述初至時刻以及所述傳感器的坐標位置，采用網格搜索法確定微震震源的初始位置；

根據所述初始位置、所述傳感器的坐標位置以及所述初至時刻，采用粒子群算法確定微震震源的準確位置；

根據所述震源數據，通過能量比法和中值濾波法確定微震波形的初至時刻，具體包括：

根據所述震源數據，構建特征函數；

根據所述特征函數，采用能量比法構建特征函數比值；

根據所述特征函數比值，基于中值濾波法確定動態閾值；

根據所述動態閾值以及所述特征函數比值確定微震波形的初至時刻；

所述特征函數的表達式如下：

F_C(i)＝A(i)²-A(i-1)A(i+1)

其中，F_C(i)表示特征函數，C表示傳感器，A(i)表示微震波形的離散的振幅信號，i＝1,2,...,n，n為記錄的離散點數；

基于特征函數比值具有的周期特征，構建如下動態閾值表達式：

其中Med代表微震數據特征函數比值的所有數據點的中值，std{x₁,x₂,x₃,…x_N}表示所有數據點的標準差，std_max表示最大值，N為構建的窗口長度。

2.根據權利要求1所述的微震震源定位方法，其特征在于，所述根據所述動態閾值以及所述特征函數比值確定微震波形的初至時刻，具體包括：

當所述動態閾值大于所述特征函數比值時，確定微震波形未至；

當所述動態閾值小于所述特征函數比值時，確定微震波形初至。

3.根據權利要求1所述的微震震源定位方法，其特征在于，所述根據所述初至時刻以及所述傳感器的坐標位置，采用網格搜索法確定微震震源的初始位置，具體包括：

將震源所在區域作網格劃分；

基于所述傳感器的坐標位置、所述初至時刻和每個網格點坐標，計算震源的發震時間；

將所述初至時刻與所述發震時間進行對比，基于殘差特性分析，取殘差最小值對應的網格點空間作為初始位置。

4.根據權利要求1所述的微震震源定位方法，其特征在于，所述根據所述初始位置、所述傳感器的坐標位置以及所述初至時刻，采用粒子群算法確定微震震源的準確位置，具體包括：

基于所述初始位置作為邊界值；

根據所述傳感器的坐標位置、所述初至時刻以及所述初始位置，確定粒子群內的粒子數量，粒子的位置信息及粒子的速度范圍；

根據設定的波速，以傳感器的初至時刻為時間原點，代入粒子群算法進行計算，得到每個粒子對應的殘差值；

取殘差值最小的粒子的坐標和時間為震源的準確位置和發震時間。

5.一種微震震源定位系統，其特征在于，包括：

數據采集模塊，用于采用傳感器采集微震震源數據；

初至時刻確定模塊，用于根據所述震源數據，通過能量比法和中值濾波法確定微震波形的初至時刻；

初始位置確定模塊，用于根據所述初至時刻以及所述傳感器的坐標位置，采用網格搜索法確定微震震源的初始位置；

震源位置確定模塊，用于根據所述初始位置、所述傳感器的坐標位置以及所述初至時刻，采用粒子群算法確定微震震源的準確位置；

所述初始位置確定模塊，具體包括：

特征函數構建單元，用于根據所述震源數據，構建特征函數；

比值構建單元，用于根據所述特征函數，采用能量比法構建特征函數比值；

動態閾值構建模塊，用于根據所述特征函數比值，基于中值濾波法確定動態閾值；

初至時刻確定單元，用于根據所述動態閾值以及所述特征函數比值確定微震波形的初至時刻；

所述特征函數的表達式如下：

F_C(i)＝A(i)²-A(i-1)A(i+1)

其中，F_C(i)表示特征函數，C表示傳感器，A(i)表示微震波形的離散的振幅信號，i＝1,2,...,n，n為記錄的離散點數；

基于特征函數比值具有的周期特征，構建如下動態閾值表達式：

其中Med代表微震數據特征函數比值的所有數據點的中值，std{x₁,x₂,x₃,…x_N}表示所有數據點的標準差，std_max表示最大值，N為構建的窗口長度。