[发明专利]基于K-L分解的可控震源信号相位检测方法

摘要

本发明涉及一种基于K-L分解的可控震源信号相位检测方法。可控震源工作时，信号采集卡通过安装在可控震源上的传感器实时采集其激发信号，该信号先通过K-L分解器去除其强随机噪声，分别送至相位检测器和相位控制器进行可控震源激发信号的相位检测和相位控制。与现有的滤波方法相比，K-L分解法提取的可控震源激发信号不损失原有信号的相位信息，尤其对于信号频带内含有较强随机噪声具有良好压制效果；与自适应滤波方法相比，该方法不需要数学模型支持，能够更好的适应于未知的耦合模型环境；经K-L分解方法提取的信号能够真实反映可控震源激发信号的相位信息，解决了过零点相位检测中的零点跳变问题，提高了可控震源激发信号相位检测精度。

主权项

一种基于K‑L分解的可控震源信号相位检测方法，其特征在于，包括下列步骤：a、采集可控震源激发信号x(n)(n＝0，1，L，N‑1)，x(n)为一行向量，代表序列长度为N的离散信号，N与采集系统的采样率fs、可控震源控制信号的最低工作频率fmin有关，满足公式：N＝αfs/fmin    (1)其中α为大于或等于1的有理数；b、对采样序列x(n)分别向右平移i(i＝0，1，L，M‑1)个采样间隔，并在其前后补零，得M行，(M+N‑1)列的矩阵X，如公式： X = x ( 0 ) x ( 1 ) L x ( N - 1 ) L 0 0 x ( 0 ) x ( 1 ) L L 0 M M M O M M 0 L x ( 0 ) L x ( N - 2 ) x ( N - 1 ) - - - ( 2 ) c、根据矩阵运算理论，建立矩阵X的自相关矩阵，如公式： R X = 1 N XX T = R ( 0 ) R ( 1 ) L R ( M - 1 ) R ( - 1 ) R ( 0 ) L R ( M - 2 ) M M O M R ( - M + 1 ) R ( - M + 2 ) L R ( 0 ) - - - ( 3 ) 其中XT是矩阵X的转置矩阵；d、利用矩阵RX的特征多项式，求其特征值λi(i＝0，1，L，M‑1)和对应的特征向量：vi(i＝0，1，L，M‑1)；e、根据步骤d求得的特征向量构建M×M维正交矩阵V，V＝[v0，v1，L，vM‑1]T，按公式：Y＝VTX＝[y1，y2，L，yM]T    (4)对信号做K‑L分解，其中VT是矩阵V的转置矩阵，y1，y2，L，yM是与特征值λi对应的正交分量；f、从步骤d求得的自相关矩阵RX的特征值λi(i＝1，L，M)中找出最大特征值λmax 以及与其对应的特征向量vmax，K‑L分解后各分量yi(i＝1，L，M)中与最大特征值对应的最大正交分量如公式：ymax＝vmaxTX    (5)ymax即为经K‑L分解得到的可控震源信号；g、针对ymax进行过零检测，即实现了可控震源信号的相位检测。