地下淺層震源定位技術是實現(xiàn)礦山開采,工程爆破,水壓裂變等微震監(jiān)測領域的重要手段。由于地下淺層介質復雜、波形混疊嚴重,造成地下震源定位精度不高。針對震源位置高精度測量的需求,本文開展了基于信號到達時間差（Time Difference of Arrival,TDOA）與波達方向（Direction of arrival,DOA）多信息融合的地下淺層震源定位方法研究。首先,充分利用爆炸近場P波良好的極化特性,將其偏振角度信息引入到走時定位模型中,構建TDOA-DOA混合定位模型;其次,為了減小初至波到時信息提取的誤差,引入了高階統(tǒng)計量,增強時變信號的突變特性,改進了長短時窗能量比法（STA/LTA）,然后采用F-K（頻率-波數(shù)域）分析方法,提取震動場的速度信息和傳播方向信息;再次,研究了基于標準粒子群（PSO）、吸引-擴散粒子群（ARPSO）和量子粒子群（QPSO）等震源定位模型的優(yōu)化解算方法,以收斂速度與解算精度作為指標對上述算法的定位精度進行仿真分析。最后,在外場進行了試驗驗證并在傳感器優(yōu)化布設、定位誤差等方面進行了進一步的探討。試驗測試結果表明,本文提出的基于TDOA-DOA多信息融... 

【文章來源】：中北大學山西省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

試驗場地介質圖像

中北大學學位論文8性區(qū)內，所有壓力的傳播速度都相同并等于聲速。圖2-2為介質中波剖面隨距離的變化關系。圖2-2介質中波剖面隨著距離的變化Fig2-2Thewaveprofileinthemediumchangeswithdistance.震動彈性波僅能引起介質的震動，不會對介質產生破壞。同時震動波衰減很慢，傳播的距離很遠。其衰減規(guī)律由薩道夫斯基經驗公式得出：=(2-1)式中為震動速度，Q為單發(fā)最大裝藥量，為測點與爆破位置的距離，為場地系數(shù)，α為衰減指數(shù)[45]。2.1.2地震波的類型根據(jù)地震波在介質內部的傳播規(guī)律，可將其分為兩類：體波和面波。體波包括縱波(P波)和橫波(SH波，SV波)，它們在介質內獨立傳播。當體波傳播至介質分界面時，通常會激發(fā)出沿著分界面?zhèn)鞑サ牡卣鸩�，這類地震波我們稱之為面波。而面波實際上是干涉波，其能量隨深度的加深按指數(shù)規(guī)律衰減，具有頻帶寬、幅度大、能量強、傳播遠的特點，面波主要有瑞雷面波(R波)和勒夫面波(Q波)兩類。縱波(P波）：P波在介質斷裂處以相同速度向周圍傳播，交替拉張和擠壓穿過的介質。其運動方向呈縱向，質點的運動方向與波的前進方向一致，使介質膨脹﹑壓縮，所以又被稱為壓縮波﹑無旋波或疏密波。對于一定介質來說，縱波傳播速度快，具有震

中北大學學位論文10圖2-3陣列化多模傳感器網絡定位系統(tǒng)示意圖Fig2-3Schematicdiagramofarrayedmulti-modesensornetworkpositioningsystem首先，將探測節(jié)點布設在試驗區(qū)域中，每個探測節(jié)點連接多個震動傳感器用于采集地下波場信息。在起爆之前不間斷采集地下波場信息，起爆后，地下震動信號強度達到負延時模式下提前設置好的閾值，探測節(jié)點將保存其觸發(fā)時的瞬態(tài)信息，并且保存出發(fā)之前一小段時間（一般設置為1s~0.5s之間）的數(shù)據(jù)。然后，探測節(jié)點會通過無線通信模塊將預處理后的數(shù)據(jù)回傳到主控中心。并且在WNS上可以讓無線AP(AccessPoint)之間通過無線信號進行橋接中繼，使AP信號放大和增加局域網覆蓋范圍，并且給主控站與探測節(jié)點群之間提供了無線組網的功能。主控中心通過網橋遠程連接到測試現(xiàn)場無線AP，然后在測試現(xiàn)場通過無線中繼放大AP信號，使得每一個測試節(jié)點通過無線WIFI接入局域網。無線AP是無線網絡的入口，主要提供無線局域網覆蓋，無線AP之間可以通過級聯(lián)的方式擴展無線局域網的覆蓋范圍[46]。無線網橋負責點對點(PTP)遠距離通信連接，在被測試區(qū)與控制中心各放置一套網橋，使得主控站和被測區(qū)域的各個測試節(jié)點組成局域網。如圖2-4到2-7所示為震源定位系統(tǒng)的硬件實物圖。


本文編號：3462663