[发明专利]一种单、多脉冲地震动识别和提取方法

说明书

本发明提供一种单、多脉冲地震动识别和提取方法。包括：确定脉冲地震动的速度峰值阈值；选择脉冲模型，并对满足速度阈值的地震动，计算地震动和与不同脉冲周期下脉冲模型之间的卷积；利用卷积最大值，提取可能的脉冲地震动；计算地震动脉冲部分与记录地震动之间的能量比，并与设置的能量阈值进行对比；对满足能量比的地震动，分析地震动脉冲部分与脉冲模型之间的自相关系数，并与设置自相关系数阈值进行对比，对于满足速度阈值，能量阈值和自相关系数阈值的地震动，选择自相关系数最大的脉冲周期对应的脉冲模型作为地震动脉冲进行提取。本发明所述方法适用性强，与常见的单脉冲地震动识别研究相比，本发明可以高效的识别单、多脉冲地震动情况。

技术领域

本发明属于地震学领域，具体是一种单、多脉冲地震动识别和提取方法。

背景技术

受向前方向效益(forward directivity effects)和滑移效应(fling-stepeffects)等因素的影响，记录地震动速度信号常出现持续时间长，幅值大的信号，称之为脉冲速度地震动(Pulse velocity ground motion)。该类信号不仅对理解震源信息有重要意义，且根据已有研究成果，脉冲地震动相对于普通地震动对构(建)筑物具有更大的破坏性。因此，如何从记录的地震动信号中识别和提取出脉冲地震动，对于地震学和工程地震均至关重要。

现有脉冲地震动识别方法主要集中于单脉冲信号识别，而研究表明多脉冲地震较单脉冲具有更大的破坏性，因此，多脉冲情况是脉冲地震动研究不可忽略的情况。此外，脉冲地震动的提取，对于分析脉冲地震动特征和地震灾害分析均有重要意义。

发明内容

本发明旨在解决上述现有技术中存在的问题，提供一种单、多脉冲地震动识别和提取方法。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种单、多脉冲地震动识别和提取方法，包括以下步骤：

(1)确定脉冲地震动的速度峰值阈值；

(2)选择脉冲模型，并对脉冲模型进行重采样，对满足速度峰值阈值的地震动，计算地震动和与不同脉冲周期下脉冲模型之间的卷积；

(3)利用卷积最大值，提取可能的地震动脉冲信号，其中，当卷积最大值位置为负或重采样后的脉冲模型信号长度比输入的地震动信号长度更长时，对重采样后的脉冲模型的信号长度进行更新；此外，根据地震动信号的峰值对更新后的脉冲模型进行标定，使得更新后的脉冲模型的峰值速度和输入地震动信号的峰值速度一致，此时得到的为标定后的脉冲模型；

(4)计算地震动脉冲信号与地震动信号之间的能量比，并与设置的能量阈值进行对比；

(5)对满足速度峰值阈值和能量阈值的地震动，首先，将峰值速度相同的地震动信号分为一组，然后单独分析每一组地震动脉冲信号与标定后的脉冲模型之间的自相关系数，并与设置的自相关系数阈值对比，最后，选择自相关系数最大且满足自相关系数阈值的脉冲周期对应的标定后的脉冲模型为地震动脉冲信号。

进一步的，为减少小震的影响，步骤(1)中地震动速度峰值阈值设置为30cm/s。

进一步的，步骤(2)中脉冲模型的选择，对所有的脉冲模型均适用。

进一步的，步骤(2)中脉冲模型的重采样，脉冲模型根据设置的脉冲模型的周期进行重采样，详见公式(1)，重采样后的脉冲模型的时间间隔为1/f_s，

其中t_p是重采样的脉冲模型的持时；t₀是原脉冲模型的持时；T_p设置的脉冲模型的周期；T₀是原脉冲模型的周期；f_s是输入地震动的采样率。

进一步的，步骤(2)中脉冲模型和地震动之间的卷积计算方法，详见公式(2)，