基于最小二乘的时移地震高精度时间延迟校正方法研究

时间延迟的估算与校正是时移地震中的关键问题之一,目前常用的拾取法、相关法、反演法等方法的精度仍然有待提高。针对此问题,提出了一种基于最小二乘原理以及平滑约束和相位约束的时间延迟高精度校正方法。通过使参考地震道与校正之后的地震道之间振幅差异的平方和最小构建关于时间延迟的目标函数,引入模型平滑项和相位约束项以改善反演效果,使用高斯牛顿法导出时间延迟的迭代反演方程。所提方法不仅可以实现时间延迟的高精度反演和校正,而且计算效率高,实际应用方便。建立理论模型合成时移地震记录,测试了参数选取和储层厚度对校正结果的影响,并与泰勒展开法、动态时间规整法等反演方法进行了对比,结果表明,基于最小二乘原理的时移地震高精度时间延迟校正方法能够实现时间延迟的高精度反演和校正。实际地震资料时间延迟的反演和校正结果表明,该方法能够改善时移地震数据的重复性,有利于进一步的数据解释,证明了方法的可行性和有效性。

一种消除合成孔径雷达高度计延迟校正中残余误差的新算法及仿真验证

合成孔径雷达高度计可以获得比传统雷达高度计更高的测量精度,延迟校正是其中的核心技术。在雷达收发脉冲的间隔内,由于卫星运动,目标与雷达之间的距离变化会带来残余误差,这点在现有的延迟校正算法中都未考虑。该文研究了垂直速度和水平速度对延迟校正的影响,建立了合成孔径雷达高度计的延迟校正模型,提出了一个新的延迟校正算法,消除了卫星垂直速度和水平速度带来的残余误差。最后通过计算机仿真进行了验证,仿真结果表明,该文提出的算法可得到准确的校正结果。

微振动台阵记录中空间自相关法的时间延迟校正

本文给出了微振动台阵的波长与台站对间距离的半理论-半经验关系;根据前人的理论和实验,指出微振动波场存在优势方向,即在有效波长范围内,微振动的各道记录存在相位差;提出了投影到某方位的相位校正公式和校正方法,由此实现空间自相关法的相关函数和相速度曲线的时间延迟校正,通过实例验证了该方法的有效性。

附加双差模糊度网解约束的GNSS相位延迟估计

针对现有相位延迟估计方法未利用双差模糊度网解约束的特点,提出了一种附加双差模糊度网解约束的相位延迟估计方法。首先以整周双差模糊度网解为真值更新精密单点定位(PPP)估计的非差浮点模糊度,再通过网平差法估计未校正相位延迟(UPD)。实验结果表明,PPP双差模糊度与双差模糊度网解一致性好,其宽、窄巷中误差分别为0.07周和0.11周,误差大于1周的PPP双差模糊度主要出现在卫星初升阶段。约束改变了非差浮点模糊度,从而改变了参与UPD网平差的测站,使14%新升起卫星的窄巷UPD在短时间内较无约束有大于0.2周的差异。附加约束/无约束的全天星间单差UPD差异在大于99.9%的置信水平下满足零均值假设,表明整周双差模糊度网解约束方法与无约束方法估计UPD相关产品具有等效性。研究结果可为参考网非差模糊度解算和PPP与网络实时动态定位(RTK)的融合工作提供参考。

空间调制线偏振光谱测量的波片延迟误差校正

基于四分之一波片-复合双折射光楔-偏振片的空间偏振调制结构,提出了四光束校正方法,对四分之一波片延迟量误差进行校正,从而达到提高线偏振测量精度的目的;利用计算机仿真手段,研究了待测目标圆偏振参量变化时,线偏振参量测量结果的变化情况以及相应的测量精度水平。仿真结果表明:当待测目标的线偏振度、圆偏振度分别在0.1~0.2、0~0.2随机波动时,延迟校正后的斯托克斯参量Qi、Ui以及线偏振度的测量精度优于10^(-3),Ui以及线偏振度的测量精度比延迟校正前提高了约14倍。

星载激光测高仪大气延迟校正的敏感性分析

建立了基于光线跟踪算法的大气延迟校正模型和表面压力模型,利用美国国家环境预报中心提供的大气数据作为这两个模型的大气参数,将不同的大气参数代入模型进行星载激光测高仪大气延迟校正的数值模拟。模拟结果表明,天顶方向的大气延迟校正值约为2.30m。通过模拟分析大气延迟效应对温度、大气可降水、测站点高度及高度角等敏感因子的敏感性,认为大气延迟效应对温度、大气可降水的敏感性较弱,对卫星高度角及测站点高度的敏感性较强,这一结论可为后续星载激光测距工作选择适合的环境提供参考。

OBS记录的时间和定位误差校正

根据地震波传播的时距关系,利用海底地震仪子母钟对时记录、测深数据和近炮点数据,使用数据处理软件OBSTOOL,对南海北部采集的海底地震记录进行高精度时钟校正处理。通过反演确定放炮延迟和海底地震仪的漂移参数,为准确反演速度奠定了基础。分析结果显示,南海北部OBS数据放炮延迟为1.278s,最大时钟校正量为2.394 s,OBS偏离测线最大距离为652m,这些将会导致浅层正、反演结果不准确,影响BSR的正确识别。

阵元位置误差和通道不一致性的校正方法

针对等距线性阵列天线的阵元位置误差和通道幅度相位不一致性问题 ,提出了一种采用单校正源分时多方位的无相位延迟模糊校正方法 .该方法无须准确已知校正源入射角 ,对于通道幅度相位参数没有任何限制 ,对于噪声具有较强的坚韧性 ,而且在校正源频率有一定的估计误差时也可较准确地估计阵元位置参数 .文中对校正方位的配置问题进行了分析 ,提出了使测量误差较小的优化配置方案 .

多尺度MT-InSAR大气延迟估计及其应用

大气延迟一直是制约多时相合成孔径雷达干涉测量(MT-InSAR)精度的问题之一。为抑制区域性大气窗口和对流层垂直分层效应导致的精度损失,本文引入多尺度稳健估计模型优化MT-InSAR大气延迟分量的解算和校正。实验利用MT-InSAR技术从成都主城区的14景Sentinel-1A影像中选取出高相干点,根据多尺度下对流层垂直分层延迟与高程的线性关系精确估算和校正大气延迟,提取出地表形变信息,并用同时段连续运行参考站(CORS)数据进行验证。实验结果表明:模型评估的大气延迟在0~30.2 mm,大气校正后相位均方根误差总体上减少;两类监测结果差值的均方根误差为3.9 mm,证明了本文所提出模型与方法的有效性和可靠性。

基于FPGA的TDC设计及非线性校正

时间数字转换电路是飞行时间质谱仪和火星能量粒子分析仪中必不可少的环节,其分辨率和精度的高低将直接决定飞行时间质谱仪和火星能量粒子分析仪中的粒子鉴别能力。文章利用FPGA内进位链结合粗计数的方法完成了对时间数字转换器的设计,采用Xilinx Spartan-6系列FPGA完成。设计了码密度测试法对进位链中延迟单元的延迟时间进行测量,在测试时发现其进位链中存在延迟时间较大的延迟单元,严重影响时间数字转换器测量的非线性程度。为解决这一问题,采用bin-by-bin的校准方式对延迟链非线性进行修正,提高TDC的测量精度。

分数阶微分方程组的一种高精度数值算法

根据谱延迟校正法的思想来设计求解分数阶微分方程组初值问题的高精度格式,减少离散非局部的分数阶微积分算子时节点的使用量。基于分数阶微分方程和Volterra积分方程的等价性,从Volterra积分方程中推导出了残差函数和误差方程,并采用谱延迟校正的思想来构造一种求解带有Caputo导数算子的分数阶微分方程组初值问题的高精度数值算法。该算法可以使用相对较少的节点来获得较高精度的数值解,从而有效地减小了由于Caputo导数算子的非局部性特征而带来的巨大计算量。通过数值实验验证了提出的新方法的高精度和有效性。

解麦克斯韦方程的谱方法

本文研究了在时间和空间方向同时采用高精度谱方法对麦克斯韦方程的数值离散求解的数值方法。在空间方向利用谱元素作Galerkin有限元进行半离散,形成具有分块稀疏刚度矩阵的大型常微分方程组。对时间变量采用谱延迟校正的方法离散,然后用Krylov子空间方法加速求解。这种方法不但空间离散可以达到高精度,而且在时间方向的离散具有A稳定性并可以达到任意阶精度。

矿井延时震源同步采集装置设计

在矿井地震勘探工程中,炸药震源从通电到爆炸存在一定的时间延迟,这一延迟时间直接影响矿井地震资料处理及勘探成果的准确性。为保证煤矿井下数据采集时间精度,设计了矿井延时震源同步采集装置。当发爆器起爆时,发爆器起爆电雷管发出的高压电流通过电流互感器作用产生感应电流,通过整形电路将感应电流信号转换成矿用节点式地震仪能够识别的电压脉冲信号,同时近场震动拾震器接收炸药延时起爆产生的震动信号并传输给地震采集分站;地震采集分站以震动信号时间和脉冲信号时间作为地震数据同步时间的识别依据,从而获得震源爆炸的精确延迟时间;校正数据采集过程中单炮的延迟时间,可提高地震采集系统的同步精度。结构设计方面,采用穿心式电流互感技术实现了无源电路的设计,有效地解决了爆破母线与同步采集装置连接问题;通过锚杆连接孔将同步采集装置快速安装固定于炮孔附近的锚杆上,既解决了同步采集装置在炮孔附近就近安装的问题,又可方便、快捷、精准地接收近场地震冲击波。测试结果表明,同步采集装置可在10μs内完成触发,触发信号幅度约为2.5 V,持续时间约为30 ms,性能指标达到了地震波勘探同步采集设备的要求。

QDRⅡ SRAM控制器研究及其应用

基于内嵌QDRII SRAM控制器读/写状态机和物理接口设计的复杂性,详细论述了其实现的具体细节,包括burst2和burst4读写状态机的设计,物理接口读写通路的设计以及延迟校准的设计等。而且为了验证在系统环境下QDRⅡSRAM控制器的读写功能,设计了RapidIO到QDRⅡSRAM控制器的burst4接口,实现了带RapidIO接口的DSP、PowerPC等各类主机对于高速burst4 QDRⅡSRAM的读写访问。Xilinx FPGA内嵌的QDRⅡSRAM控制器实现了高速QDR协议,完成对QDRⅡSRAM的精确校正和高速数据的读写。

GPS-RTK技术在水下地形测量中的应用

本文主要阐述GPS-RTK技术在水下地形测量中的实际运用。随着GPS技术的飞速发展，水下地形测量技术已定型于采用GPS获得平面坐标，测深仪获得深度数据的基本模式。对GPS-RTK的原理、作业方法及与测深仪操作流程中遇到的问题和解决方法进行了详细介绍。

煤矿井下地震勘探资料特殊处理方法及效果

与地面地震勘探相比,煤矿井下地震勘探具有较高的分辨率,但也存在一些特殊问题,如炮间时差即为其一,需要采取特殊处理手段加以解决。针对矿用雷管引起的各炮间时差问题,采用单炮初至时间回归预测分析方法校正激发时间不一致所带来的延迟时,并引入了地表一致性振幅校正及地表一致性反褶积技术,使得煤矿井下地震信号振幅、波形不一致的问题得到了较大的改善。实际资料处理效果表明:经过以上处理后,煤矿井下地震叠加剖面效果得到明显改善,为构造解释和岩性解释创造了条件。

时序InSAR技术辅助下的桥址综合选择

为解决重庆奉节-巫山交界的大溪河区域拟建桥梁选址问题,针对研究区大气情况复杂多变且地质灾害多发的现实情况,采用SBAS-InSAR技术对该区域进行2018年10月—2021年11月的时序地表形变监测,对比了3种大气延迟校正方法并采用GACOS大气延迟校正方法对研究区大气延迟相位进行了校正,结果表明区域内整体平稳,局部有较高速率的地表形变,形变速率值处于-62 mm/a~30 mm/a之间。基于监测结果,综合已有资料和遥感影像,提取到5个异常区域并利用地质灾害影响因子信息建立逻辑回归模型,划分区域地质灾害风险区。将风险分区结果与SBAS-InSAR形变监测结果进行叠加分析,筛选得到2个待选稳定桥址,最后加以工程地质因素分析,确定适宜桥址区域,对辅助桥址选择及桥梁安全提供理论支撑。

GPS/BDS接收机端系统偏差稳定性对整周模糊度固定的影响

GNSS接收机端的UPD与接收到的信号频率有关,这导致GPS和BDS系统间的双差模糊度不具有整数特性,为了恢复其整数特性,两系统间的系统偏差需要进行估计或改正。在顾及GPS和BDS之间的时间系统、坐标系统和频率间偏差的基础上,推导出GPS/BDS系统偏差计算模型,并利用不同实验对系统偏差的稳定性进行验证。实验结果表明,不同品牌接收机在GPS/BDS系统偏差方面在一定条件下均具有稳定性;天线类型和天线连接线长度没有对GPS/BDS系统偏差产生显著影响。加入系统偏差改正的GPS/BDS紧组合定位在恶劣环境下表现良好,可将模糊度固定平均所需时间缩短33%,模糊度固定成功率提高31%。