[发明专利]一种基于全变分微地震信号平滑增强方法

说明书

技术领域

本发明涉及微地震信号处理技术领域，具体涉及一种基于全变分微地震信号平滑增强方 法。

背景技术

在深井开采、边坡检测、隧道地质灾害超前预报等领域，微地震技术已得到很广泛的应 用。微地震信号为典型的非平稳弱信号，在监测过程中易受自然环境、施工噪音、机电脉冲 等噪音影响，导致有效信号的能量相对较弱，许多破裂事件不易被识别，进而影响震源的反 演。特别是现阶段要求实时微地震信号处理、快速多源信号的分类、震源的高精度定位都需 要时空分辨率较高的信号波形。

目前微地震信号增强有多种技术：极化滤波、匹配滤波、F-K滤波、基于多尺度分析的 小波变换去噪方法、基于稀疏表示的去噪方法、双曲Radon变换去噪方法。

极化滤波的缺点：

极化滤波方法滤波因子的期望方向是固定的，对于较为复杂的的波场，有效信号的波形 会因波的全矢量偏离固定分量而导致畸变。

匹配滤波的缺点：

匹配滤波需要预先找到微震有效信号的同相轴作为参考轴，然而同相轴的标定难度很大。

F-K滤波的缺点：

F-K滤波后易导致虚假同相轴的产生。

基于多尺度分析的小波变换去噪方法的缺点：

基于多尺度分析的小波变换去噪方法由于小波变换在处理二维及更高维的数据存在方向 局限性，不能很好地描述数据中有效信号的方向信息，从而影响了对有效信号的恢复效果。

基于稀疏表示的去噪方法的缺点：

基于稀疏表示的去噪方法但当信噪比较低时，重构的系数中会混有噪声系数，降低了有 效信号的估计精度。

双曲Radon变换去噪方法的缺点：

双曲Radon变换去噪方法同样在噪声强度大的微地震数据处理中消噪效果不理想。

现有技术中的几种方法计算量大，不适合大规模或实时微地震信号处理；针对以上技术 存在的问题，本发明提出一种基于全变分微地震信号平滑增强算法，该方法在保证信号平滑 增强的同时，提高计算效率，保证实时计算的需要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于全变分微地震信号平滑增强方法， 旨在解决现有方法实时性不高的问题，在保证信号平滑增强的同时，提高计算效率，保证实 时计算的需要。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种基于全变分微地震信号平滑增强方法，包括以下步骤：

S1.采集微地震数据；

S2.用常规预处理方法对采集到的微地震数据进行预处理，得到微地震信号；

S3.建立初始全变分微地震信号模型，设置调节系数λ：

表示为：y(t)＝n(t)+x(t)

其中y(t)为原始地震信号，定义x(t)为增强后的地震信号，n(t)为地震数据的异常数 据；x(t)由下式求出：

N为地震数据的采样点数，t为采样点序号，λ为调节参数；

S4.利用线性弦线算法，对y(t)进行增强，消除的异常噪音,具体包括：

a.整数N≥1，输入微地震信号序列(y[1],y[2]……y[N])，实参数λ>0；

b.赋值t＝t₀＝t_-＝t₊＝1，v_min＝y[1]-λ，v_max＝y[1]+λ，u_min＝λ，u_max＝-λ；

c.当t＝N时，赋值x^*[N]＝v_min+u_min，并跳转结束；

d.当y[t+1]+u_min＜v_min-λ时，执行赋值x^*[t₀]＝…＝x^*[t_-]＝v_min， t＝t₀＝t_-＝t₊＝t_--1，v_min＝y[t]，v_max＝y[t]+2λ，u_min＝λ，u_max＝-λ；