地下淺層震源定位技術(shù)是實(shí)現(xiàn)礦山開采,工程爆破,水壓裂變等微震監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的重要手段。由于地下淺層介質(zhì)復(fù)雜、波形混疊嚴(yán)重,造成地下震源定位精度不高。針對(duì)震源位置高精度測(cè)量的需求,本文開展了基于信號(hào)到達(dá)時(shí)間差（Time Difference of Arrival,TDOA）與波達(dá)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(chǎng)P波良好的極化特性,將其偏振角度信息引入到走時(shí)定位模型中,構(gòu)建TDOA-DOA混合定位模型;其次,為了減小初至波到時(shí)信息提取的誤差,引入了高階統(tǒng)計(jì)量,增強(qiáng)時(shí)變信號(hào)的突變特性,改進(jìn)了長(zhǎng)短時(shí)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(dòng)場(chǎng)的速度信息和傳播方向信息;再次,研究了基于標(biāo)準(zhǔn)粒子群（PSO）、吸引-擴(kuò)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(biāo)對(duì)上述算法的定位精度進(jìn)行仿真分析。最后,在外場(chǎng)進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證并在傳感器優(yōu)化布設(shè)、定位誤差等方面進(jìn)行了進(jìn)一步的探討。試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明,本文提出的基于TDOA-DOA多信息融... 

【文章來源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

試驗(yàn)場(chǎng)地介質(zhì)圖像

中北大學(xué)學(xué)位論文8性區(qū)內(nèi)，所有壓力的傳播速度都相同并等于聲速。圖2-2為介質(zhì)中波剖面隨距離的變化關(guān)系。圖2-2介質(zhì)中波剖面隨著距離的變化Fig2-2Thewaveprofileinthemediumchangeswithdistance.震動(dòng)彈性波僅能引起介質(zhì)的震動(dòng)，不會(huì)對(duì)介質(zhì)產(chǎn)生破壞。同時(shí)震動(dòng)波衰減很慢，傳播的距離很遠(yuǎn)。其衰減規(guī)律由薩道夫斯基經(jīng)驗(yàn)公式得出：=(2-1)式中為震動(dòng)速度，Q為單發(fā)最大裝藥量，為測(cè)點(diǎn)與爆破位置的距離，為場(chǎng)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(zhì)內(nèi)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?cè)诮橘|(zhì)內(nèi)獨(dú)立傳播。當(dāng)體波傳播至介質(zhì)分界面時(shí)，通常會(huì)激發(fā)出沿著分界面?zhèn)鞑サ牡卣鸩ǎ@類地震波我們稱之為面波。而面波實(shí)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(qiáng)、傳播遠(yuǎn)的特點(diǎn)，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(zhì)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(zhì)。其運(yùn)動(dòng)方向呈縱向，質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向與波的前進(jìn)方向一致，使介質(zhì)膨脹﹑壓縮，所以又被稱為壓縮波﹑無旋波或疏密波。對(duì)于一定介質(zhì)來說，縱波傳播速度快，具有震

中北大學(xué)學(xué)位論文10圖2-3陣列化多模傳感器網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)示意圖Fig2-3Schematicdiagramofarrayedmulti-modesensornetworkpositioningsystem首先，將探測(cè)節(jié)點(diǎn)布設(shè)在試驗(yàn)區(qū)域中，每個(gè)探測(cè)節(jié)點(diǎn)連接多個(gè)震動(dòng)傳感器用于采集地下波場(chǎng)信息。在起爆之前不間斷采集地下波場(chǎng)信息，起爆后，地下震動(dòng)信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到負(fù)延時(shí)模式下提前設(shè)置好的閾值，探測(cè)節(jié)點(diǎn)將保存其觸發(fā)時(shí)的瞬態(tài)信息，并且保存出發(fā)之前一小段時(shí)間（一般設(shè)置為1s~0.5s之間）的數(shù)據(jù)。然后，探測(cè)節(jié)點(diǎn)會(huì)通過無線通信模塊將預(yù)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(hào)進(jìn)行橋接中繼，使AP信號(hào)放大和增加局域網(wǎng)覆蓋范圍，并且給主控站與探測(cè)節(jié)點(diǎn)群之間提供了無線組網(wǎng)的功能。主控中心通過網(wǎng)橋遠(yuǎn)程連接到測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)無線AP，然后在測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)通過無線中繼放大AP信號(hào)，使得每一個(gè)測(cè)試節(jié)點(diǎn)通過無線WIFI接入局域網(wǎng)。無線AP是無線網(wǎng)絡(luò)的入口，主要提供無線局域網(wǎng)覆蓋，無線AP之間可以通過級(jí)聯(lián)的方式擴(kuò)展無線局域網(wǎng)的覆蓋范圍[46]。無線網(wǎng)橋負(fù)責(zé)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(PTP)遠(yuǎn)距離通信連接，在被測(cè)試區(qū)與控制中心各放置一套網(wǎng)橋，使得主控站和被測(cè)區(qū)域的各個(gè)測(cè)試節(jié)點(diǎn)組成局域網(wǎng)。如圖2-4到2-7所示為震源定位系統(tǒng)的硬件實(shí)物圖。


本文編號(hào)：3462663