[发明专利]一种微地震信号时频域初至检测方法

权利要求书

1.一种基于ICEEMDAN与DFA联合的微地震信号时频域初至检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在利用ICEEMDAN进行数据处理时，将微地震信号作为初始数据，在分解的每一阶段添加一个特定白噪声，并计算一个唯一残差以得到每个IMF，ICEEMDAN能自适应地将一个复杂信号分解为一系列IMF分量，且IMF分量满足从高频到低频系列分布；

(2)将(1)处理获得的一系列IMF分量作为输入，对噪声主导的模态直接去除，对其他的模态进行DFA去噪，所述DFA去噪方法具体为：

对于一个给定的微地震信号的第i个IMF分量信号IMF_i(t)，计算其累积离差y_i(t)，首先滤去该分量信号的平均值，然后进行序列重构，对y_i(t)分别进行等长分割，以长度k将长度为n的序列分割成m个不重叠的区间，其中m＝[n/k]，m取整数；由于序列长度并不总是增量k的整数倍,因此,序列尾端有时会出现小部分的数据信息未能被利用；为了充分利用数据,对序列颠倒顺序进行同样的操作，共得到m个等长度的区间；然后对每个区间，用最小二乘法分别对每个区间所包含的k个数据进行一阶线性拟合；计算每个区间滤去趋势后的均方差，此处将顺序和逆序分别公式进行计算；对所有等长度区间求均值并开方,计算得到DFA波动函数；

(3)将去噪后的数据重构获得联合去噪后的结果：将步骤(2)中不同尺度去噪后的结果进行融合重构获得去噪后的地震记录，即为有效信号；

(4)通过高精度时频分析检测步骤(3)得到的有效信号的初至信息。

2.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述步骤(1)中，ICEEDAN的步骤如下：

101：通过EMD实现加入不同噪音后信号的计算xⁱ＝x+ε₀E₁(ωⁱ)，之后获得一级残差

102：计算第一个IMF分量IMF₁＝x-r₁；

103：EMD实现r₁+ε₁E₂(ωⁱ)，计算二级残差

104：对k＝3,…K，计算k阶残差

105：计算第k个IMF分量IMF_k＝r_k-1-r_k；

106：重复步骤104、105直至残差不能被分解；

其中：定义算子E_j(.)为对给定信号通过EMD求得第j个模态；ωⁱ为单位方差的零均值高斯白噪声，i＝1,2….I，xⁱ＝x+ωⁱ为加入不同噪声后的信号；ε_k允许在每个阶段选择信噪比；M(.)表示局部均值算子，EMD中E₁＝x-M(x)。

3.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述DFA波动函数通过阈值范围去除IMF分量来降低白噪音，阈值范围定义为α＝φ±0.5。