[发明专利]一种基于等间隔谱特征的高铁震源地震信号提取方法

权利要求书

1.一种基于等间隔谱特征的高铁震源地震信号提取方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、估计高铁震源地震信号的等间隔窄带谱的间隔；

S2、基于高铁震源地震信号与强背景噪声的频域不同特性，在离散余弦变换的基础上，以间隔为约束构造的转换方式稀疏表示高铁震源地震信号，使用连续小波变换稀疏表示强背景噪声，构成超完备字典，在对高铁震源地震信号进行稀疏表示时，定义间隔约束的离散余弦变换系数CT_x(k)，以间隔为约束构造的转换方式将离散余弦变换系数以间隔为列数排列成矩阵形式CTM，并在末尾补零，计算CTM每一列的平均值，构成新的系数序列CTR；以间隔为约束构造的转换方式的反变换将CTM矩阵转换为离散余弦变换系数CT_x(k)，再用离散余弦变换系数CT_x(k)进行离散余弦变换反变换，在对强背景噪声进行稀疏表示时，定义连续小波变换CWT和连续小波变换反变换ICWT，新的系数序列CTR为：

其中，N为离散余弦变换系数的序列长度，I为高铁震源地震信号等间隔窄带谱的估计间隔，为向上取整运算；

S3、使用分块坐标松弛算法对高铁震源地震数据中的高铁震源地震信号s₁和强背景噪声s₂进行分离提取，滤除随机白噪声n；

S4、重复步骤S1、S2、S3直到所有道数据处理完成。

2.根据权利要求1所述的基于等间隔谱特征的高铁震源地震信号提取方法，其特征在于，步骤S1中，高铁震源地震信号的等间隔窄带谱的间隔I计算如下：

CORR(i)＝f*D(i)

其中，为寻找相关运算结果的最大值其对应的间隔i，D(i)表示间隔为i的等间隔频域序列，CORR(i)表示间隔为i时的相关运算结果，*为卷积符号，f表示单道地震数据振幅谱。

3.根据权利要求2所述的基于等间隔谱特征的高铁震源地震信号提取方法，其特征在于，步骤S2中，连续小波变换CWT定义为：

其中，x(t)为待分析信号，Ψ^*为Ψ的共轭复数，WT_x(a,τ)为变换系数，a为尺度因子，Ψ(t)为Morlet母小波；

连续小波变换反变换ICWT为：

其中，常数为容许条件，t为时间因子，ω为母小波的初始频率。

4.根据权利要求3所述的基于等间隔谱特征的高铁震源地震信号提取方法，其特征在于，步骤S3中，使用分块坐标松弛算法进行求解具体为：

设定初始阈值与终止阈值，初始迭代步数k＝0，给定最大迭代步数k^*，每步迭代步数k增加1，设定每步迭代时的阈值，并且交替计算稀疏系数和当k＞k^*时，迭代终止，得到最优解用字典Φ₁、Φ₂分别为其对应部分s₁、s₂进行重构，实现了信号的提取，并滤除随机白噪声。