Characterization of regional and local scattering effects from small-aperture seismic array recordings

In 1998, four small-aperture arrays separated by 20 km have been deployed in the southern French Alps in order to record the natural seismicity during two consecutive months. One of the main objectives of this experiment was to characterize the heterogeneities that influence the wavefield propagation, by analysis of the coda characteristics recorded by each of the seismic arrays.The time-azimuth-velocity characteristics of the coda phases have been obtained using a high-resolution wavenumber decomposition method.A statistical analysis, using the coda characteristics of the whole data set (20 regional earthquakes) recorded by the four arrays has been performed and lead to the calculation of the density of scattered energy within the medium. Three regional heterogeneous areas (> 10 km) have been characterized, and are located in the N–NE, W and S directions from the four arrays. Scattered energy is also located at local distances (< 10 km) from the four arrays.The comparison of the waveforms recorded (i) with one of the array, for different groups of earthquakes, and (ii) with the four arrays, for one group of earthquakes, show that the geometrical configuration of the source–scattering area–recording site system can strongly influence the energetic distributions related to the secondary phases of the seismograms.In particular cases, we experimentally show that the interactions of the direct wavefield with the heterogeneous structures of the medium can be sufficiently energetic to induce secondary scattered phases that dominate the seismic motions recorded at a given site. In such case, these effects should be taken into account for the quantification of the expected ground motion recorded during an earthquake.     

多目标雷达探测识别和定位

线性调频连续波雷达通过周期性的发射扫频信号来探测地下的异常体.但是,由于经典FFT方法固有的局限性,限制了其分辨率的进一步提高.文中介绍了MUSIC方法,通过计算机模拟表明,该方法相比FFT有更好的分辨率和较精确的结果.     

高频地波雷达东海海洋表面矢量流探测试验

OSMAR2000高频地波雷达系统采用线性调频中断连续波体制，天线阵收发共用，应用多重信号分类法（MUSIC）和最小方差法（MVM）获得海面回波到达角. 2000年10月23～29日进行了OSMAR2000同传统海洋测量设备以及其他雷达系统的对比验证试验. 文中首先介绍雷达系统和提取海流信息所用的回波到达角估计算法，然后给出这次试验中海洋表面矢量流的有关对比测量结果. 结果表明了所研制雷达系统以及所采用信号处理方法在海洋表面流探测中的有效性.     

GNSS接收机抗干扰自适应调零技术性能估计

GNSS抗干扰技术中常采用功率倒置算法(PI)来得到自适应波束形成的零陷。信干比为80dB时,PI算法能准确识别干扰的方向,抗干扰分辨率好,但当信干比降低到20dB左右时,在射频干扰信号方向谱周围会形成大量带状的零陷,干扰信号的分辨率恶化严重。空间谱估计中的多重信号分类(MUSIC)算法具备超分辨率特性,通过信号子空间和噪声子空间的正交功率最小化原理,采用空间二维谱峰搜索方位角和仰角,能够准确进行DOA估计,有效区分有用信号和干扰信号。在高信干比条件下,基于MUSIC算法的最小功率估计抑制深度明显好于传统的PI算法;在低信干比条件下,MUSIC-PI算法在干扰信号方向谱判别及零陷抑制方面依然有效,而传统的PI算法失效。计算机仿真结果验证了该方法在GNSS抗干扰领域的有效性和鲁棒性。     

一种基于MUSIC算法的天地波识别方法

基于我国BPL长波脉冲信号的特征,利用MUSIC(多信号分类)算法对BPL天、地波延迟进行估计,实现天、地波识别。对传统谱估计IFFT(快速傅里叶逆变换)算法和现代谱估计MUSIC算法进行了仿真和比较,结果表明,这两种方法在较低信噪比条件下可有效分离天、地波,且识别误差都能控制在±5μs内,但MUSIC算法比IFFT算法具有更高的精度和分辨率。     

Python语言在CIMISS中的应用

CIMISS实现了国家级气象数据的整合集约,国省首次建立了统一的数据环境,并通过标准统一、功能丰富、调用高效的气象数据统一服务接口MUSIC。本文介绍了Python编程语言特性,及其相对于IDL,Fortran,Matlab等气象行业常用编程语言的优势。阐述了Python在国外气象行业中的应用,以及如何调用CIMISS的客户端SDK,Web Services以及Rest服务接口。气象科研人员通过掌握Python编程语言,能够快速地从CIMISS中获取和处理气象数据,并可以使用Python进行各类气象数据的处理。     

基于CIMISS的等值线色斑图接口设计与实现

基于CIMISS,在MUSIC规范下,采用C#语言,结合Surfer插件开发了可以绘制等值线色斑图的可视化接口,可以提高科研和工作效率,且有效补充了MUSIC的可视化功能。可视化接口的实现改进了绘图时应用色标文件的机制,使填充颜色时不需要每次都实时生成.lvl色标文件,而采用直接载入预先构建好的色标文件的方法,提高了绘图速度。提出的网格化采用宽高比例系数确定图形大小的方法,不仅使生成的图形比例协调,而且较好地解决了生成的图形边缘出现锯齿的问题。     

基于空间谱估计的闪电定位算法研究与分析

为了减少闪电对人类生命财产和各种电子设备造成的损失,同时研究雷暴活动的形成机制,并为闪电监测预警提供技术支持,开展闪电定位算法研究具有重要意义。闪电发生时辐射从极低频到甚高频范围的电磁脉冲,通过闪电定位系统获取闪电辐射源脉冲信号参数便可定位闪电。概述了闪电定位原理及基本方法,比较了基于空间谱估计的Capon算法、MUSIC算法及2种改良算法,介绍了基于均匀圆阵的二维MUSIC算法。采用Matlab分析了这几种闪电定位算法的性能,最后提出二维修正MUSIC算法,为闪电定位系统提供坚实的理论依据。     

基于BS-MUSIC的定向钻孔雷达三维成像算法

定向钻孔雷达由位于井中的一个发射天线和分布于圆环上的呈等角度分布的四个接收天线组成,能确定井旁地质目标的深度和方位.然而,目标方位确定和三维成像的算法问题一直是该技术面临的挑战.本文将空间谱估计中的BS-MUSIC算法应用于定向钻孔雷达目标方位识别算法中,在此基础上提出并实现了利用四个接收天线的信号对井周地质体进行三维空间成像的算法.使用合成数据对以上算法的效果进行验证,并和通常的MUSIC算法进行比较,结果表明,MUSIC算法和基于波束空间的MUSIC算法均可以在方位确定和三维成像方面取得非常好的效果,但计算速度方面,BS-MUSIC算法相比于MUSIC算法有了非常明显的提升.

     

MUSIC算法在矢量水听器阵中的应用研究

文中推导了阵元为矢量水听器时的MU S IC算法。对直线阵情况进行了计算机仿真,结果表明,矢量阵MU-S IC算法与声压阵相比具有更高的方位分辨力。