[发明专利]一种微震震源定位方法及系统

权利要求书

1.一种微震震源定位方法，其特征在于，包括：

采用传感器采集微震震源数据；

根据所述震源数据，通过能量比法和中值滤波法确定微震波形的初至时刻；

根据所述初至时刻以及所述传感器的坐标位置，采用网格搜索法确定微震震源的初始位置；

根据所述初始位置、所述传感器的坐标位置以及所述初至时刻，采用粒子群算法确定微震震源的准确位置；

根据所述震源数据，通过能量比法和中值滤波法确定微震波形的初至时刻，具体包括：

根据所述震源数据，构建特征函数；

根据所述特征函数，采用能量比法构建特征函数比值；

根据所述特征函数比值，基于中值滤波法确定动态阈值；

根据所述动态阈值以及所述特征函数比值确定微震波形的初至时刻；

所述特征函数的表达式如下：

F_C(i)＝A(i)²-A(i-1)A(i+1)

其中，F_C(i)表示特征函数，C表示传感器，A(i)表示微震波形的离散的振幅信号，i＝1,2,...,n，n为记录的离散点数；

基于特征函数比值具有的周期特征，构建如下动态阈值表达式：

其中Med代表微震数据特征函数比值的所有数据点的中值，std{x₁,x₂,x₃,…x_N}表示所有数据点的标准差，std_max表示最大值，N为构建的窗口长度。

2.根据权利要求1所述的微震震源定位方法，其特征在于，所述根据所述动态阈值以及所述特征函数比值确定微震波形的初至时刻，具体包括：

当所述动态阈值大于所述特征函数比值时，确定微震波形未至；

当所述动态阈值小于所述特征函数比值时，确定微震波形初至。

3.根据权利要求1所述的微震震源定位方法，其特征在于，所述根据所述初至时刻以及所述传感器的坐标位置，采用网格搜索法确定微震震源的初始位置，具体包括：

将震源所在区域作网格划分；

基于所述传感器的坐标位置、所述初至时刻和每个网格点坐标，计算震源的发震时间；

将所述初至时刻与所述发震时间进行对比，基于残差特性分析，取残差最小值对应的网格点空间作为初始位置。

4.根据权利要求1所述的微震震源定位方法，其特征在于，所述根据所述初始位置、所述传感器的坐标位置以及所述初至时刻，采用粒子群算法确定微震震源的准确位置，具体包括：

基于所述初始位置作为边界值；

根据所述传感器的坐标位置、所述初至时刻以及所述初始位置，确定粒子群内的粒子数量，粒子的位置信息及粒子的速度范围；

根据设定的波速，以传感器的初至时刻为时间原点，代入粒子群算法进行计算，得到每个粒子对应的残差值；

取残差值最小的粒子的坐标和时间为震源的准确位置和发震时间。

5.一种微震震源定位系统，其特征在于，包括：

数据采集模块，用于采用传感器采集微震震源数据；

初至时刻确定模块，用于根据所述震源数据，通过能量比法和中值滤波法确定微震波形的初至时刻；

初始位置确定模块，用于根据所述初至时刻以及所述传感器的坐标位置，采用网格搜索法确定微震震源的初始位置；

震源位置确定模块，用于根据所述初始位置、所述传感器的坐标位置以及所述初至时刻，采用粒子群算法确定微震震源的准确位置；

所述初始位置确定模块，具体包括：

特征函数构建单元，用于根据所述震源数据，构建特征函数；

比值构建单元，用于根据所述特征函数，采用能量比法构建特征函数比值；

动态阈值构建模块，用于根据所述特征函数比值，基于中值滤波法确定动态阈值；

初至时刻确定单元，用于根据所述动态阈值以及所述特征函数比值确定微震波形的初至时刻；

所述特征函数的表达式如下：

F_C(i)＝A(i)²-A(i-1)A(i+1)

其中，F_C(i)表示特征函数，C表示传感器，A(i)表示微震波形的离散的振幅信号，i＝1,2,...,n，n为记录的离散点数；

基于特征函数比值具有的周期特征，构建如下动态阈值表达式：

其中Med代表微震数据特征函数比值的所有数据点的中值，std{x₁,x₂,x₃,…x_N}表示所有数据点的标准差，std_max表示最大值，N为构建的窗口长度。