[发明专利]一种微震震源定位参数的优化求解方法

摘要

本发明公开了一种微震震源定位参数的优化求解方法,它是以两个拾震器拾取的到时之差与计算得到的到时之差的残差平方和最小为目标，应用粒子群算法计算出震源位置和等效波速，再根据震源位置及等效波速，直接计算出发震时刻。本发明结合工程实际给出了PSO求解算法中的惯性权重、加速常数、粒子最大飞行速度等参数的约束规则，避免由于这些参数的不当选取导致算法失效，提高了求解算法的鲁棒性，达到减少迭代次数、提高定位精度和算法速度的目的。

主权项

1.一种微震震源定位参数的优化求解方法，其特征在于，它是以两个拾震器拾取的到时之差与计算得到的到时之差的残差平方和最小为目标，应用粒子群算法计算出震源位置和等效波速，再根据震源位置及等效波速，直接计算出发震时刻，具体包括以下步骤：第一步：首先在微震震源待测地点的不同位置设置多个拾震器，当微震事件发生时，产生的微震波被拾震器接收并传送给计算机，计算机对各拾震器接收到的微震波进行初至到时拾取，并建立微震震源位置的函数模型，模型表示如下式：其中，公式中：(x0，y0，z0)为震源位置；i和j是两个拾震器标号；(xi，yi，zi)为拾震器i的位置；(xj，yj，zj)为拾震器j的位置；li和lj表示拾震器i和拾震器j到震源的距离；V表示微震波在地层中的等效传播速度；表示拾震器i和j拾取的微震P波初至到时之差回归值；第二步：利用粒子群算法对微震震源位置的函数模型进行求解，具体方法如下：2.1：初始化一群粒子，使其种群规模大小为N(150≤N≤300)，种群中每个粒子在飞行空间的位置表示成一个四元组，记为zk(x，y，z，V)，k＝1，2，...，N(简记为zk)，其中(x，y，z)表示震源空间坐标，V表示微震波在地层中传播的等效波速；相应地，种群中每个粒子的飞行速度也表示成一个四元组，记为vk(x，y，z，V)，k＝1，2，...，N(简记为vk)；随机初始化种群中的每个粒子的位置zk，使(x，y，z)位于监测台站所包围的空间内，且使0＜V＜10；随机初始化每个粒子飞行的初速度vk，且使0＜vk＜5；初始化粒子群进化的代数g＝0；最大进化代数Tmax＝3000；2.2：计算当前每个粒子的适应值g＝g+1，根据下式计算每个粒子的适应值Qk，定义粒子的历史最优位置pBestk＝zk，在Qk中选取最小值Qm，得到粒子群体的全局最优位置gBest＝pBestm；2.3：判断初始化粒子群进化的代数g与最大进化代数Tmax的大小关系若g＜Tmax，应用下式更新粒子的飞行速度vk和在飞行空间的位置zk，然后转到2.2步计算当前每个粒子的适应值，式中，ω是惯性权重，一般取[0，1]区间的数；c1和c2是加速系数，r1和r2是[0，1]区间的随机数；否则，转步骤2.4；2.4：输出zk，zk中前三项即为震源三维坐标(x0，y0，z0)，zk中第四项为等效波速值V；第三步：将等效波速值V代入下式计算并输出发震时刻t0，至此，震源定位参数求解完成；式中：ti代表P波到达各拾震器的时刻。