手机端地震预警研究进展与展望

传统地震预警方法通过在地震频发区域部署高密度地震监测台网,进而构建区域地震预警系统。但此方法所需投资较高,同时还需要政府和不同行业间的密切合作,使得大部分位于地震频发区域的国家和地区无力支撑地震预警系统的建设与运维。随着微机电系统技术的发展以及智能手机的普及,地震预警技术出现了新的研究方向,利用智能手机开展地震预警具有巨大的发展潜力。迄今为止,国内外已研发完成多款诸如MyShake、i-jishin之类的手机端APP地震预警软件。本文详细描述了利用手机端内嵌MEMS芯片开展地震预警的研究进展,较为系统地总结了在手机端进行地震预警时所涉及的处理流程以及相关算法。     

速度型与加速度型检波器的信噪比比较

在石油勘探中,动圈式速度型检波器以及MEMS加速度型检波器是当前野外采集施工中应用最为广泛的两类检波器.两类检波器采集数据的信噪比存在差异,往往前者较后者稍高.作者在分析了两种典型检波器工作原理、野外采集阶段有效信号与噪声的比较特征以及不同信噪比计算方法的基础上,模拟、分析了两种典型检波器数据信噪比存在较大差异的表现以及原因.认为地震数据用加速度表征后,时域的视觉信噪比降低了,但是数据所代表机械振动中信号与噪声的物理能量对比并没有随着表征量纲的差异而改变;也就是说,数据背后的“物理信噪比”并没有改变-无论采用何种量纲进行表征.加速度表征地震数据的视觉信噪比降低是由于地震信号的低频端较高频端具有更高的“物理信噪比”导致的.速度、加速度两种类型检波器的信噪比比较应该在同一个域内进行.     

高湿地区强震仪小型室外加速度计观测罩

为解决强震仪在较恶劣环境下的使用问题,浙江省地震局结合本省强震仪观测环境特点,研制小型室外加速度计观测罩,保障强震仪土层自由场观测。该技术目前已由浙江省十多个地震台站安装使用,实例证明,该观测罩具有体积小、制造方便、使用寿命长、防水隔震等优点,可为强震仪提供良好的工作环境。     

强震观测用MEMS型加速度计研究

强震观测中记录的加速度时程是城市大型建筑抗震设计的重要依据,为城市抗震设防提供可靠的数据支持。因此,对加速度计在稳定性、线性度、动态范围和直流响应等性能方面有着很高的要求。提出利用静电力反馈控制技术与传感器技术相结合形成闭环力平衡式MEMS加速度计,使之具有良好的低频特性。并采用四阶ΣΔ调制器完成低噪声信号采样,确保其动态范围高于140 dB,完全满足现有强震观测规范对该项指标的要求。     

铁磁钻具引起测斜仪方位角误差的校正方法研究

基于煤矿井下近水平钻孔姿态测量的实际需求,阐述了采用三轴加速度计与三轴磁强计构成磁测斜仪测量钻孔倾斜角、工具面向角和方位角的具体方法,分析了影响测量精度的各种误差来源.针对铁磁钻具引入的附加干扰磁场会造成方位角测量误差,提出了借助当地地磁场对方位角误差进行校正的方法.测试结果表明,相比于使用前、后无磁钻具时方位角的测量结果,去掉测斜仪前后的无磁钻具并采用该校正方法,仍可获得高精度的方位角.该校正方法只需在软件算法上做改进就可以使测斜仪钻铤抛掉配套的前、后无磁钻具,在保证测量精度的同时大幅节约了仪器成本并拓宽了测斜仪的应用.     

基于互联网的强震仪监测网络系统的设计与实现

密集布设的MEMS强震仪台网获取的准实时强震观测数据,可以为震后灾情快速判断和平时地震学基础研究提供科学依据。本文阐述了利用3G/4G无线通信和L2TP（Layer Two Tunneling Protocol,第二层通道协议）VPN（Virtual Private Network,虚拟专用网络）技术,基于互联网组建MEMS（Micro Electromechanical System,微机电系统）强震仪监测网络的主要步骤和实现过程,实现了MEMS数据的实时传输。提供了一种简单的组网模式,为建立灵活、实用、覆盖面广,并具有一定安全性的密集监测网络提供参考。     

基于智能手机的粒子滤波室内融合定位方法

室内定位需求急剧增加,普及的智能手机带来了解决问题的一种方法。本文提出了一种基于智能手机的粒子滤波室内融合定位方法。利用三轴加速计和三轴罗盘等微机电系统(micro-electromechinical system, MEMS)传感器数据估计目标的运动状态信息,利用WiFi数据更新运动状态,实现融合定位。室内动态环境下实验结果表明,融合定位方法平均定位误差小于2 m,其有效利用智能手机平台获取多种传感器数据,很好地结合了行人航迹推算方法和K加权最近邻方法的优势,在定位精度和稳健性方面均有良好表现。     

澳大利亚的地震观测设施

常用的地震传感器有两种,即灵敏的地震计和强运动加速计。它们的名字来自于用于检测运动的传感器、测量速度或位移的地震计和测量加速度的加速度计。     

CHAMP星载加速度计数据分析

利用GFZ数据中心提供的CHAMP卫星星载加速度计数据,通过坐标系转换计算得到惯性系下的非保守力加速度;研究和讨论了CHAMP星载加速度计数据特点、改正数计算和姿态数据间断的处理等问题,指出了1.0版姿态数据跳变和2004年后姿态数据间断过大而无法使用的现象,建议实际处理时不采用1.0、1.1版及2004年后的数据.通过计算表明:在1 min之内的CHAMP星载加速度数据间断可以用简单内插的方法进行处理,并且简单内插结果的精度与数据质量有关,因此要慎重使用内插数据.     

利用Butterworth滤波器平滑加速度计的双天线GNSS/MEMS组合测姿

在双天线GNSS/MEMS组合测姿中,低精度、低成本的MEMS加速度计输出通常包含比较大的噪声,导致由加速度计调平计算得到的水平角观测值精度较低,影响组合测姿的精度和可靠性。不同于传统的时域降噪方法,从频域的角度出发,根据实际车载运动中加速度计输出具有因汽车固有结构产生的高频振动噪声的特点,利用滑动窗口的Butterworth低通滤波器平滑加速度计输出。动态车载实验结果表明,该滤波器降噪效果明显。与滤波前相比,水平角观测值精度提升了约4倍,达到(0.643°,0.546°)。在此基础上,滤波后组合测姿精度也从(0.124°,0.738°,0.532°)提升到(0.122°,0.074°,0.052°),其中水平角精度提升了大约一个数量级,滤波后的测姿结果更加准确可靠。