基于微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)技术研制的MEMS强震仪具有易集成、维护成本低和低功耗等优点,在地震监测领域应用广泛.然而,MEMS强震仪集成的软、硬件资源有限,并且受仪器自身噪声等因素干扰较大,地震信号测量...基于微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)技术研制的MEMS强震仪具有易集成、维护成本低和低功耗等优点,在地震监测领域应用广泛.然而,MEMS强震仪集成的软、硬件资源有限,并且受仪器自身噪声等因素干扰较大,地震信号测量结果质量较低,对嵌入算法要求更高.针对这一问题,本文提出一种更适用于MEMS强震仪的改进长短时窗均值比(Short Term Average/Long Term Average,STA/LTA)算法.首先,通过构建抗干扰(Anti-interference,AR)特征函数抑制基线漂移和低频噪声的干扰,提高STA/LTA算法拾取地震事件的抗干扰能力;其次,提出采用“延时长窗”的方式,提高STA/LTA算法的计算效率和拾取精度,减少STA/LTA算法对MEMS集成资源的占用;最后,结合时窗位置进一步探究不同时窗大小对STA/LTA算法拾取效率的影响.实际地震资料处理结果表明,本文提出的改进STA/LTA算法计算效率更高,实时性和抗干扰能力更强,更适用于集成资源有限的MEMS强震仪.展开更多
长短时窗均值比(Short Term Average/Long Term Average,STA/LTA)方法因原理简单、实时性强,在地震波初至拾取中应用最为广泛.传统STA/LTA方法阈值选取依赖于人工经验,且其针对单一信号设定的阈值无法适用于不同类型的地震记录.针对此问...长短时窗均值比(Short Term Average/Long Term Average,STA/LTA)方法因原理简单、实时性强,在地震波初至拾取中应用最为广泛.传统STA/LTA方法阈值选取依赖于人工经验,且其针对单一信号设定的阈值无法适用于不同类型的地震记录.针对此问题,本文通过建立阈值与背景噪声之间的联系,提出两种基于参考阈值拾取地震波初至新方法,即基于参考阈值的STA/LTA方法与基于参考阈值的STA/LTA改进法.首先,分析不同特征函数拾取地震波初至的灵敏度,引用关于信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR)的特征函数抑制背景噪声干扰,降低阈值选取的难度;其次,给出不同背景噪声环境下阈值的计算公式,将阈值选取建立在严密的数学推导之上,提出基于参考阈值的STA/LTA方法;最后,针对天然地震背景噪声复杂,地震波初至拾取受短时强噪声干扰大的问题,通过改进时窗位置并加入取消时窗的方法提高算法的抗干扰能力,提出了基于参考阈值的STA/LTA改进法.实际地震数据处理结果表明,本文提出的两种方法能够克服固定阈值不能适用于所有地震记录的缺点,相较于传统STA/LTA方法拾取正确率及精度均有所提升.展开更多
文摘基于微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)技术研制的MEMS强震仪具有易集成、维护成本低和低功耗等优点,在地震监测领域应用广泛.然而,MEMS强震仪集成的软、硬件资源有限,并且受仪器自身噪声等因素干扰较大,地震信号测量结果质量较低,对嵌入算法要求更高.针对这一问题,本文提出一种更适用于MEMS强震仪的改进长短时窗均值比(Short Term Average/Long Term Average,STA/LTA)算法.首先,通过构建抗干扰(Anti-interference,AR)特征函数抑制基线漂移和低频噪声的干扰,提高STA/LTA算法拾取地震事件的抗干扰能力;其次,提出采用“延时长窗”的方式,提高STA/LTA算法的计算效率和拾取精度,减少STA/LTA算法对MEMS集成资源的占用;最后,结合时窗位置进一步探究不同时窗大小对STA/LTA算法拾取效率的影响.实际地震资料处理结果表明,本文提出的改进STA/LTA算法计算效率更高,实时性和抗干扰能力更强,更适用于集成资源有限的MEMS强震仪.
文摘长短时窗均值比(Short Term Average/Long Term Average,STA/LTA)方法因原理简单、实时性强,在地震波初至拾取中应用最为广泛.传统STA/LTA方法阈值选取依赖于人工经验,且其针对单一信号设定的阈值无法适用于不同类型的地震记录.针对此问题,本文通过建立阈值与背景噪声之间的联系,提出两种基于参考阈值拾取地震波初至新方法,即基于参考阈值的STA/LTA方法与基于参考阈值的STA/LTA改进法.首先,分析不同特征函数拾取地震波初至的灵敏度,引用关于信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR)的特征函数抑制背景噪声干扰,降低阈值选取的难度;其次,给出不同背景噪声环境下阈值的计算公式,将阈值选取建立在严密的数学推导之上,提出基于参考阈值的STA/LTA方法;最后,针对天然地震背景噪声复杂,地震波初至拾取受短时强噪声干扰大的问题,通过改进时窗位置并加入取消时窗的方法提高算法的抗干扰能力,提出了基于参考阈值的STA/LTA改进法.实际地震数据处理结果表明,本文提出的两种方法能够克服固定阈值不能适用于所有地震记录的缺点,相较于传统STA/LTA方法拾取正确率及精度均有所提升.
