[发明专利]一种基于多振动传感器的震源定位方法及装置

说明书

本发明公开一种基于振动传感器的震源定位方法及装置，该方法包括：根据定位区域，建立坐标系网格；根据振动波在定位区域的传播波速，计算振动波在坐标系网格中任意两个网格点间的传播时间，并根据传播时间建立到时模型；获取多个传感器在定位区域采集的振动波的振动信号；根据到时模型，分别对各传感器采集的坐标系网格中各网格点的振动信号采用第一次滑动窗口处理得到第一振动信号，再采用第二次滑动窗口和归一化处理，得到第二振动信号，根据各传感器的第二振动信号分别计算振动波发生时刻各网格点的强度函数，对强度函数平滑处理得到第一强度函数；判断各网格点的第一强度函数的值大小；将值最大的第一强度函数对应的网格点确定为震源位置。

技术领域

本发明涉及传感器定位技术领域，具体涉及一种基于振动传感器的震源定位方法及装置。

背景技术

目前基于振动传感器的震源定位方法应用最广泛的为主要浅析几何法，主要有TOA(time of arrival)、TDOA(Time Difference 0f Arrival)等。但是，这些定位算法主要依赖于获取振动信号的到达时间进行求解方程组。其保证定位结果的核心精度是依靠到达时间和均匀介质，而到达时间往往是振动信号的初至波时刻，由于初至波没有特征规律，现有的方法很难取得准确的到达时间，并且，由于初至波位置的误差导致到达时间的误差，在非均匀介质中或在实际应用场景中，波速在不同介质是不同的，到达时间又增加了一些误差。这些误差对于定位算法的稳定性和精确性造成很大影响。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于振动传感器的震源定位方法及装置，以解决由于振动波到达时间不准确和传播介质不均匀，导致目前浅析几何震源定位方法的稳定性和精确性不高的问题。

根据第一方面，本发明实施例提供了一种基于振动传感器的震源定位方法，包括：根据定位区域，建立坐标系网格；根据振动波在所述定位区域的传播波速，计算所述振动波在所述坐标系网格中任意两个网格点间的传播时间，并根据所述传播时间建立到时模型；获取多个传感器在所述定位区域采集的所述振动波的振动信号；根据所述到时模型，别对各所述传感器采集的所述坐标系网格中各网格点的振动信号采用第一次滑动窗口处理后得到第一振动信号，再对第一振动信号采用第二次滑动窗口处理和归一化处理，得到第二振动信号；根据各所述传感器的所述第二振动信号分别计算所述振动波发生时刻各所述网格点的强度函数，对所述强度函数平滑处理得到第一强度函数；判断各所述网格点的第一强度函数的值大小；将所述值最大的所述第一强度函数对应的网格点确定为震源位置。

结合第一方面，在第一发明第一实施方式中，该基于振动传感器的震源定位方法还包括：对与所述震源位置的网格点距离最小的所述传感器采集的振动信号进行小波分析得到振动能量信息；根据所述振动能量信息判断震源目标类型。

结合第一方面，在第一方面第二实施方式中，该基于振动传感器的震源定位方法还包括：获取所述震源目标在不同时刻对应的坐标信息；根据所述坐标信息构建震源目标在所述定位区域的移动轨迹。

结合第一方面，在第一方面第三实施方式中，所述第一次滑动窗口处理采用均值窗处理，所述第二次滑动窗口采用最大值窗处理。

结合第一方面第一实施方式，在第一方面第四实施方式中，对所述强度函数平滑处理得到第一强度函数，包括：对于每一网格点，获取所述每一网格点的相邻网格点的强度函数，将所述每一网格点的强度函数和所述相邻网格点的强度函数求和后计算平均值，得到所述每一网格点的第一强度函数。

结合第一方面，在第一方面第五实施方式中，通过以下公式根据各所述传感器的所述第二振动信号分别计算所述振动波发生时刻各所述网格点的强度函数：其中，s_n代表第N个传感器的所述第二振动信号，br(μ,t)代表在t时刻μ网格点的强度函数，N代表所述传感器数量，t_μn代表某个最大振相从点μ处到第N个传感器的走时，n为正整数。