基于卫星导航的震后被困人员手机信号定位分析

针对当前被困人员手机信号定位所采用的方法中手机信号定位距离存在局限性,且信号来源方向的确定受信号传播损耗变化影响较大的问题,提出基于卫星导航的震后被困人员手机信号定位分析方法。从地震的突发性、破坏性、社会影响和防御难度四个方面分析地震的特点,设计便携式移动台,通过GPS单差模型提取手机残差信号,计算各移动台在指定区域中的手机信号平均残差,获取各个区域手机信号的均方根,将均方差代入所有地震事件的双差方程进行联立,求解手机信号强度,通过AOA测量方法实现了卫星导航定位手机信号的分析。通过模拟在地震废墟中测试手机接收信号强度指示值(RSSI)与手机信号发射强度,对采集的数据进行分析以验证该系统在大范围地震废墟中的搜寻能力。实验结果证明,提出该方法系统可以对大范围的手机进行搜寻定位,信号来源方向较为稳定。     

基于水平方向解析信号的均衡重力位场边界识别方法

边界识别技术是位场数据解释中一项基本的工作,现有的边界识别方法多存在边界识别结果发散和不能均衡深浅地质体异常的缺点.目前一些均衡边界识别方法会因正负异常同时存在而引起额外的错误边界或者存在人为主观因素去除错误边界信息的缺点.本文充分利用重力位场张量梯度的多信息成分,提出利用水平方向解析信号及其垂向导数与传统的均衡边界识别方法做结合的方式定义新的探测边界的方法.通过理论模型试验证明新方法同传统方法相比,能够更加清晰、准确的圈定出深浅地质体的边界.最后将新的边界识别方法应用到实测重力异常数据解释中,取得了良好的边界识别结果并能够发现更多的构造细节.     

氦光泵磁力仪探头设计和环路数字化研究

磁法勘探是一种常用的地球物理勘探方法,其中光泵磁力仪是国内外应用于航空和地面磁法测量最多的磁力仪器.为满足深部矿产资源勘查对高精度磁测设备的需求,本文开展了低噪声、宽量程的高性能数字氦光泵磁力仪关键技术研究,主要包括磁传感器探头优化设计和新型数字化环路设计两方面.首先通过深入分析影响氦光泵磁力仪灵敏度的主要决定因素,对磁传感器关键部件氦灯、氦室进行小型化技术研究,解决高性能氦泵源和原子气室等关键件的制作工艺,提高氦灯效率和氦吸收室的磁共振信号输出强度,制作出高性能、低噪声的小型化氦光泵探头.然后,针对常规模拟跟踪环路的局限性,通过数字化技术研究,采用FPGA、DSP、DDS、环路跟踪算法和信号处理软件等技术构成新型数字环路,弥补现有基于模拟跟踪环路技术的模拟式氦光泵磁力仪的不足,该数字环路降低了氦光泵磁力仪的电路噪声,增强了抗电磁干扰能力,并扩展了磁力仪的量程.本文通过小型探头和数字环路的技术设计,研制出高精度大量程的地面数字氦光泵磁力仪,并用于第三方测试.通过第三方测试证明：实测仪器的静态噪声小于4 pT,磁场测量范围为20000~100000 nT,梯度容限大于10000 nT/m.     

基于f-x域流式预测滤波器的地震随机噪声衰减方法

随机噪声的影响在地震勘探中是不可避免的,常规的随机噪声压制方法在处理中往往会破坏具有时空变化特征的非平稳有效地震信号,影响地震数据的准确成像.当前油气勘探的目标已经转变为“两宽一高”,随着数据量的增大,对去噪方法的处理效率也提出了更高的要求.因此,开发高效的非平稳地震数据随机噪声压制方法具有重要意义.预测滤波技术广泛用于地震随机噪声的衰减,本文基于流式处理框架提出一种新的f-x域流式预测滤波方法,通过在频率域建立预测自回归方程,运用直接复数矩阵逆运算代替迭代算法求解非平稳滤波器系数,实现时空变地震同相轴预测,提高自适应预测滤波的计算效率.通过与工业标准的FXDECON方法和f-x域正则化非平稳自回归(RNA)方法进行对比,理论模型和实际数据的测试结果表明,提出的f-x域流式预测滤波方法能更好地平衡时空变有效信号保护、随机噪声压制和高效计算三者之间的关系,获得合理的处理效果.     

Channel‐planform evolution in four rivers of Olympic National Park,Washington, USA: the roles of physical drivers and trophic cascades

Identifying the relative contributions of physical and ecological processes to channel evolution remains a substantial challenge in fluvial geomorphology. We use a 74‐year aerial photographic record of the Hoh, Queets, Quinault, and Elwha Rivers, Olympic National Park, Washington, USA, to investigate whether physical or trophic‐cascade‐driven ecological factors – excessive elk impacts after wolves were extirpated a century ago – are the dominant drivers of channel planform in these gravel‐bed rivers. We find that channel width and braiding show strong relationships with recent flood history. All four rivers widened significantly after having been relatively narrow in the 1970s, consistent with increased flood activity since then. Channel planform also reflects sediment‐supply changes, evident from landslide response on the Elwha River. We surmise that the Hoh River, which shows a multi‐decadal trend toward greater braiding, is adjusting to increased sediment supply associated with rapid glacial retreat. These rivers demonstrate transmission of climatic signals through relatively short sediment‐routing systems that lack substantial buffering by sediment storage. Legacy effects of anthropogenic modification likely also affect the Quinault River planform. We infer no correspondence between channel evolution and elk abundance, suggesting that trophic‐cascade effects in this setting are subsidiary to physical controls on channel morphology. Our findings differ from previous interpretations of Olympic National Park fluvial dynamics and contrast with the classic example of Yellowstone National Park, where legacy effects of elk overuse are apparent in channel morphology; we attribute these differences to hydrologic regime and large‐wood availability. Published 2016. This article is a U.S. Government work and is in the public domain in the USA     

垂直摆倾斜仪动片信号引丝故障排查

垂直摆倾斜仪在中国形变观测台站已成为主要地形变地倾斜分量的观测仪器之一,其摆体动片信号引丝损坏,导致记录曲线出现大幅度掉格现象,严重影响观测数据的可靠性及稳定性。笔者曾处理多起此类故障,积累了一些经验,在论文中介绍垂直摆倾斜仪摆体动片信号引丝损坏故障的判断和处理方法,以供同行参考。     

远程事件次声监测中的信号参数二维子空间计算方法

越来越多的观测发现,在地震、火山爆发、泥石流等重大自然灾害发生前,常产生异常的次声信号,这为地震及其他自然灾害的预报工作增加了一种可能的信息;同时,次声还是监测大气层、浅地表爆炸的有效手段.在自然灾害和爆炸事件次声监测中,慢度和方位角等参数对于源信号传播、定位以及源性质识别等工作具有重要意义.然而,目前的慢度和方位角等参数的算法——频率波数(FK)分析法,尚存在精度和分辨率不高等问题,特别是对多源次声信号的识别能力较差.为提高次声信号的监测精度,基于次声信号和噪声的子空间不相关性,构建了次声信号慢度和方位角二维子空间计算模型,并在此基础上提出了一种高分辨率次声信号二维子空间算法,仿真实验和实际数据的对比分析结果表明:本文提出的方法在精度和分辨率方面明显优于FK法,且能够更好地分离多源次声信号.     

基于压缩感知重构算法的大地电磁强干扰分离

为压制大地电磁信号中的强人文干扰,提出一种基于压缩感知重构算法的大地电磁信号去噪方法.通过构建与常见典型强干扰相匹配而对有用信号不敏感的冗余字典原子,利用改进的正交匹配追踪算法,分离出大地电磁信号中的强干扰成分.为了验证所述方法的强干扰分离效果,首先通过在实测大地电磁信号中加入理想的强干扰信号进行了仿真分离实验,然后从大量实测数据中选取三种含有不同类型强干扰的时间域片段,用所述方法对实测数据中的强干扰进行分离,最后将所述方法应用于青海试验点以及庐枞矿集区某测点实测数据的综合处理.仿真实验结果表明,该方法在分离出强干扰的同时,能够较好地保留有用信号.实测数据处理结果表明,该方法能够有效压制强干扰,改善强干扰区大地电磁数据的质量.     

普里兹湾虎鲸回声定位信号脉冲间隔特征分析

根据2017年中国第33次南极科考期间获取的普里兹湾虎鲸声信号观测资料,采用Teager能量算子法对虎鲸回声定位信号进行了检测,并分析了其脉冲间隔的统计特征。对115段回声定位信号的参数分析结果显示:脉冲间隔的范围为10.5～183.5 ms,均值与标准差分别为67.5和27.6 ms。进一步分析,发现脉冲间隔数值的变化具有显著的规律性,根据拟合表达式可以将信号分成5种类型:加速型、减速型、匀速型、先减速后加速型、先加速后减速型。其中减速型的总体占比最高,为58.3%;其次为匀速型与加速型,分别为20.0%,14.8%;其余2类占比最低,均仅为3.5%。普里兹湾虎鲸回声定位信号脉冲间隔规律性变化可能是虎鲸调节其信号以适应活动海域多海冰环境的结果。此外,加速型、减速型、匀速型与先减速后加速型、先加速后减速型的脉冲间隔参数存在较大差异,且后2种类型的-3 dB带宽以及峰值频率与脉冲间隔存在显著的负相关关系,这表明虎鲸在发出后两种类型的回声定位信号时处理的情况与前3种类型相比可能更为复杂与特殊。     

基于MSSA的区域GPS站点季节性信号提取

基于MSSA同时提取多个GPS站点高程时间序列中的季节性信号,主要包括1 a项与0.5 a项。MSSA利用重建成分进行信号重构时,可从原始时间序列中提取有用信号,并剔除干扰噪声。将MSSA与SSA各自获取的前10个奇异谱方差所占百分比和重构信号进行对比,MSSA重构曲线中只包含多个站点的时变与具有共性的季节性信号,有效消除了单个站点特有的噪声与局部现象的影响。