[发明专利]一种次声台网定向搜索关联方法

说明书

本发明公开了一种次声台网定向搜索关联方法，根据次声台站关联活跃度和有效监测距离，以高活跃度次声台站作为种子台站，其监测信号为种子信号，结合有效监测距离筛选出待关联台站，低活跃度待关联台站记录的信号分别与种子信号指向的格点进行匹配，筛选出符合信号走时、方位角、频率衰减规律的信号及格点，通过匹配度分析筛选出最可能的源项格点。在种子台站近场区域设置小格点，远场设置大格点，满足近场精确匹配和远场快速搜素的要求；利用格点加权的方法初步确定信号源项位置。本发明解决了大规模次声台网对大气层和地表爆炸次声信号的自动搜索关联以及源项位置初步估计。

技术领域

本发明属于次声监测领域，涉及一种次声台网定向搜索关联方法。

背景技术

次声监测技术是有效监测大气层和地面爆炸事件的有效技术手段，全面禁止核试验条约国际监测系统计划建立包括60个次声台站的全球监测网络，目前已经完成49个次声台站核证，并向国际数据中心实时传输监测数据。次声台站关联事件已经成为全面禁止核试验条约组织审核事件公报的重要组成部分，公报收录次声台网关联事件2440余个，占次声台站参与关联事件的17％。由于次声台站主要分布于北半球、且位于海岛的次声台站监测能力相对较弱，因此，次声台网关联事件主要分布在北半球。

大气层次声事件主要包括空爆、火箭发射与返回、陨石爆炸、化爆、矿爆、极光等。对于较大规模的大气层事件，当两个以上次声台站同时记录到次声信号时，即可判别出事件，并由次声信号确定源项位置。由于全球次声台网较为稀疏，且次声信号在传输过程中受气象条件影响，因此次声台网关联确定的事件位置与信号源实际位置可能存在较大差异，偏差可达数百千米。

除了全面禁止核试验条约组织建立的国际次声监测台网外，有些国家建立了一定规模的次声监测网络，其他国家或组织建设和运行的次声台站数量较少，很少能构成多台共同监测的次声台网。因此国内外对于大规模次声台网关联方法研究较少，主要关联方法为全球均匀格点搜索法，该方法的针对性不强、未考虑台站监测能力的差异性与信号传输过程中的衰减规律。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种次声台网定向搜索关联方法，解决信号无法快速检索与局部精确定位的问题，还解决了大气层或地表爆炸次声事件产生信号的无法快速自动检索和有效匹配的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种次声台网定向搜索关联方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1、根据历史纪录确定次声台站关联活跃度和次声台站有效监测距离；

S2、根据目标监测区域和监测时间，提取指定时段次声台网的次声监测信号，按台站进行分组；

S3、选取关联活跃度最高的台站作为种子台站，其检测信号为种子信号，其他台站按关联活跃度降序依次与种子信号进行关联；

S4、种子台站完成与其他所有台站关联后，选取活跃度次位台站作为种子台站，重复上述步骤S3，直到待关联台站只剩一个为止；

S5、在每个种子信号方向上，建立可变格点，由近至远采用不同步长的格点；

S6、所有待关联台站的监测信号与根据种子信号创建的可变格点进行匹配：若待关联台站与任一格点的距离均超越该台站的有效监测距离，则关联下一台站；若格点在待关联台站的有效监测距离之内，但信号的方位角不指向格点，则关联该待关联台站的下一信号；筛选出符合方位角[az-az_th,az+az_th]、频率衰减规律、声速范围为280-350m/s的全部待关联信号；

其中，az为待关联信号方位角，az_th方位角偏差允许值；

S7、根据历史数据，拟合出次声信号走时差随传输距离变化模型公式，对待关联信号走时进行判断，选出符合走时要求的待关联次声信号；