一种采用单个台站检测特定地区核爆炸地震事件的方法

摘要

本发明公开了一种采用单个台站检测特定地区核爆炸地震事件的方法，基于特定地区历史核爆炸地震事件在台站监测记录的信号特征，先截取了历史核爆炸地震事件在选定台站上的信号记录，并进行了时频域频谱分析确定了滤波频带，在选定的台站的实时数据检测中发现检测信号后，截取了实时波形数据与历史数据进行信号相关计算，判定该特定地区发生了核爆炸地震。本发明解决了特定地区核爆炸地震事件不能使用单台进行检测的问题，能够对特定地区的天然地震事件进行过滤，实现针对特定地区核爆炸地震事件的单台监测报警，完善了对于特定地区核爆炸事件的监测能力。

主权项

一种采用单个台站检测特定地区核爆炸地震事件的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、选取一个地震监测台站作为信号相关报警台站；S2、读取特定地区历史核爆炸地震事件在选定台站上的监测数据，使用公式(5)进行时频域频谱分析得到信号时频域谱图：S＝spectrogram(x,window,noverlap,nfft,fs)    (5)式中x为监测台站记录的数据，window为滑动窗口内的数据点数，noverlap为计算过程中滑动窗口重叠的数据点数，nfft为快速傅里叶变换的数据长度，fs为监测台站的采样率，spectrogram为时频域频谱分析函数；观察信号时频域谱图确认信号时间，截取该时间前后指定时间长度L的数据作为信号相关处理的模板数据H；根据信号时频域谱图确定能量集中分布频带F；S3、获取监测台站实时监测数据，计算信号检测时刻短时绝对平均值STA_j和长时绝对平均值LTA_j：${\mathrm{STA}}_j=\frac{1}{n}\underset{k=j-n+1}{\overset{j}{\Sigma }}\left|A_k\right|---\left(7\right)$${\mathrm{LTA}}_j=\frac{1}{m}\underset{k=j-m+1}{\overset{j}{\Sigma }}\left|A_k\right|---\left(8\right)$式中A_k表示是采样点序号k的数值，j表示信号检测时刻采样点序号，n表示短时绝对平均值时间窗口数据点数，m表示长时绝对平均值时间窗口数据点数；S4、比较台站数据的STA_j/LTA_j结果与设定的信号检测阈值Th大小，当$\frac{{\mathrm{STA}}_j}{{\mathrm{LTA}}_j}>Th---\left(9\right)$时，根据比较结果和台站数据信息给出台站的信号检测点时间T_det；S5、截取该台站信号检测点时间T_det前后指定时间长度为L的数据W，结合步骤S2得到的模板数据H及能量集中分布频带F，同时在该集中分布频带F进行滤波后按照公式(10)逐点错动计算两列数据W和H的互相关系数ρ_xy：${\rho }_{xy}=\frac{\underset{l=1}{\overset{d}{\Sigma }}[x\left(l\right)-\overline{x\left(l\right)}][y\left(l\right)-\overline{y\left(l\right)}]}{\sqrt{\underset{l=1}{\overset{d}{\Sigma }}{[x\left(l\right)-\overline{x\left(l\right)}]}^2}\sqrt{\underset{l=1}{\overset{d}{\Sigma }}{[y\left(l\right)-\overline{y\left(l\right)}]}^2}}---\left(10\right)$式中x(l)和y(l)分别是数据W和模板数据H的数据序列，d表示数据序列的个数，和分别是x(l)和y(l)的均值；S6、选取逐点错动计算得到的互相关系数ρ_xy序列中的最大值作为两段数据的最终相关系数结果，当最终相关系数大于等于设定的相关系数阈值时，即判定该特定地区发生核爆炸地震事件；S7、当最终相关系数小于设定的相关系数阈值时，重复进行步骤S3‑S6，实现对特定地区单个台站的核爆炸地震信号进行检测。