2.4m望远镜曝光时间计算器的设计和实现

望远镜的曝光时间计算器对于远程观测以及不熟悉整个观测系统的观测人员尤为重要,因为它可以帮助观测者制定合理的观测计划。设计并实现了高美古2.4m望远镜系统的曝光时间计算器(exposuretimecalculator,ETC),它可以根据望远镜及其终端设备的参数,通过计算给出待测天体曝光时间的参考值。这为观测者了解现有条件下极限观测能力,设置曝光时间或者是给定星等和曝光时间计算信噪比提供了依据。将ETC计算结果与实际测光标准星的数据进行了比较,结果表明ETC对测光标准星的计算结果是可靠的。     

GNMF小波谱分离在地震勘探噪声压制中的应用

地震勘探资料噪声压制及信噪比提高是整个地震勘探信号处理过程中的重要任务,随着地震勘探深度的增加及其复杂性,人们对地震数据质量的要求越来越高.勘探环境的复杂化使得采集到的地震资料中有效信号被大量噪声淹没,无法清晰辨识,严重影响后续的数据处理与解释.小波去噪是地震勘探中常用且发展较成熟的一种方法,但是其涉及到的阈值函数选取问题一直令人困扰,虽然已有多种阈值函数被提出,但仍存在各自的缺陷.本文利用小波分解在时域及频域良好的信号细节体现特性,引入模式识别中的非负矩阵分解(NMF)谱分离思想,针对小波系数阈值优化问题,提出了一种小波域图非负矩阵分解(GNMF)消噪算法.该方法首先在小波分解基础上,利用GNMF算法实现小波分解系数谱中信号分量与噪声分量的谱分离,然后通过反变换重构各分离子谱对应的子信号,最后利用K均值聚类算法将得到的多个子信号划分为信号类及噪声类,最终得到重构信号及分离噪声.合成记录和实际地震资料的消噪结果验证了新方法在提高信号与噪声分离准确性和精度方面的有效性,同时新方法避免了阈值选取造成的噪声压制不理想或有效成分损失问题.与小波消噪结果的对比及数值分析也说明了新方法在噪声压制及有效成分保持方面的优势.     

检测地震勘探微弱同相轴的混沌振子算法

针对地震勘探资料湮没在随机噪声中的微弱同相轴问题提出基于混沌理论的混沌振子检测算法. 利用修正的Duffing_Holmes方程建立检测微弱同相轴的混沌振子系统,之后经过对同相轴的扫描处理,构成新子波等时间间隔序列W(t),与此同时对随机噪声也进行相同的截断. 截断的随机噪声在混沌振子系统中可以具有与周期信号相同的表现;经过大量仿真实验确定出满足通常地震勘探子波延续时间的使混沌振子检测子波不呈现周期相态的随机噪声截断时间范围. 选用与松辽盆地T1、T2反射层类似的子波函数并构成待检微弱周期信号,经过MATLAB仿真试验成功地检测出该弱信号,信噪比达到约-103dB.     

自相关法单频干扰识别与消除方法

常规单频干扰压制方法需要估算频率、振幅和相位,由于频率和相位与单频干扰呈非线性函数关系,因此任何参数估算方法都会非常费时,且计算效率低下.本文提出的自相关法单频干扰识别与消除方法,利用地震数据自相关函数计算单频干扰自相关函数,采用余弦函数自适应减算法快速估算单频干扰.本方法不需要估算单频干扰的频率、相位和振幅参数,因此...     

相控震源定向地震波信号分析

应用可控震源地震勘探,当环境噪声很强,采用组合震源工作仍不能满足信噪比要求时,引入能形成定向地震波的相控震源.由相控震源定向照明地震理论分析,主波束方向上3单元相控震源产生的反射地震波信号信噪比比单震源高6.53~9.54 dB,比组合震源高1.76~4.77dB.为研究相控地震实际效果,在同一测区进行了三种震源地震对比实验.由单炮地震记录和水平叠加时间剖面可知,相控震源反射波信号信噪比明显高于单震源情况,略高于组合震源情况.进一步对反射波信号功率谱特性做定量分析,得到如下结果：与单震源情况相比,相控震源使各道反射波信号信噪比提高了0.75~8.15 dB,平均提高3.65 dB;与组合震源情况相比,各道信噪比提高了0.93~3.17 dB,平均提高2.02 dB,实验结果与理论分析吻合.综上所述可知,基于相控震源的定向照明地震技术是可行的,可以有效提高地震信号的信噪比.     

Multidimensional GPR array processing using Kirchhoff migration

We compare the ability of several practical ground-penetrating radar (GPR) array processing methods to improve signal-to-noise ratio (SNR), increase depth of signal penetration, and suppress out-of-plane arrivals for data with SNR of roughly 1. The methods include two-dimensional (2-D) monostatic, three-dimensional (3-D) monostatic, and 3-D bistatic Kirchhoff migration. The migration algorithm is modified to include the radiation pattern for interfacial dipoles. Results are discussed for synthetic and field data. The synthetic data model includes spatially coherent noise sources that yield nonstationary signal statistics like those observed in high noise GPR settings. Array results from the model data clearly indicate that resolution and noise suppression performance increases as array dimensionality increases. Using 50-MHz array data collected on a temperate glacier (Gulkana Glacier, AK), we compare 2-D and 3-D monostatic migration results. The data have low SNR and contain reflections from a complex, steeply dipping bed. We demonstrate that the glacier bed can only be accurately localized with the 3-D array. In addition, we show that the 3-D array increases SNR (relative to a 2-D array) by a factor of three.     

厘米波频谱日像仪模拟接收机方案探讨

描述了一种宽带厘米波频谱日像仪模拟接收机的设计方案。用实际器件参数计算了模拟接收机分系统的关键技术参数:信噪比、动态范围。分析表明所设计方案满足日像仪的系统指标要求。     

基于接收阵列的时域地震波束形成方法

地震勘探中,针对目的层地震数据信噪比较低情况,为改善信噪比,本文提出一种基于接收阵列的时域地震波束形成方法(TSBBRA).该方法的理论依据是波束形成原理,文中通过对相控震源激发定向地震波场的分析,提出在反射地震勘探中,在信号接收端同样能生成定向地震波的思路.具体地,论文给出在地震数据集上先对单炮记录分组,再对组内记录时域内延时、叠加,生成对应定向地震波场的地震记录的方法.TSBBRA方法适于杂波干扰强,且杂波与目的层反射波方向不一致的地震条件.本文先通过波场模拟,展示了TSBBRA方法具有形成定向地震波场的能力;而后通过对比相控震源与TSBBBRA时间剖面,说明了TSBBRA方法的有效性;最后在吉林某油页岩矿区,用TSBBRA方法,分别针对浅层目标与深层目标,生成定向地震波数据.与原始数据相比,目标层信噪比提高了3~35 dB,在时间剖面上观测到的深部目标信号从200 ms扩展到1000 ms,TSBBRA剖面资料与测区附近区域的地质与地震资料一致.由此得出结论,TSBBRA方法有助于改善目的层地震资料信噪比,当关注深部目的层时,由于TSBBRA方法能有效压制噪声,因此可用于能够实现更大的勘探深度.实验中,我们给出了浅层勘探结果,由于本方法对震源及观测系统没有限制,实际应用中TSBBRA方法可作为深部资源勘探领域提高深部地震资料信噪比的有效方法.     

海洋重力测量网自检校平差

海洋重力测量是在测量平台不断动态状态下进行的一种动态测量,由于受海浪起伏,风,流等扰动因素的干扰,海洋重力观测值将受到水平加速度,垂直加速度,交叉耦合以及Ｅｏｅｔｖｏｅｓ效应等于交错面干扰加速度的影响。最扣一个时期为了提高海洋重力测量成果的质量,世界各国海洋重力测量工作者曾就海洋重力观测网平差问题进行了大量的研究工作。     

强噪声环境下基于信噪比的地震P波到时自动提取方法

大数据量、强噪声环境给地震P波到时的自动提取带来很大挑战.针对此问题,本文通过构建特殊的特征函数,建立SNR与STA/LTA的内在联系,提出两种基于SNR的地震P波到时自动提取方法,即基于SNR的STA/LTA方法与基于SNR的综合方法.这两种方法分别是运用SNR概念对传统STA/LTA方法和STA/LTA与AIC综合方法的改进.仿真分析结果表明:对于弱噪声环境(10dB)和一般噪声环境(6dB),本文方法较传统STA/LTA方法对地震P波到时提取的准确度更高;而对于强噪声环境(3dB),本文方法仍能准确提取地震P波到时,而传统STA/LTA方法则出现了较大的误判率(10%)与漏判率(65%).本文方法为STA/LTA赋予了明确的物理意义,使其阈值的选取建立在严密的数学推导之上.另外,本文方法在进行地震P波到时自动提取的同时,兼具数据预处理功能,无需额外的基线校正或高通滤波,因而具有较好的实时性.