Метод распределенной обработки иррегулярных геомагнитных сигналов в системах геодинамического контроля

• Автор: Дорофеев, Николай Викторович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Муром
• Количество страниц: 129 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ОРГАНИЗАЦИЯ СИСТЕМ ГЕОДИНАМИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ НА ОСНОВЕ МЕТОДОВМАГНИТОТЕЛЛУРИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ

1.1 Использование естественных сигналов геомагнитного поля при
МАГНИТОТЕЛЛУРИЧЕСКОМ ЗОНДИРОВАНИИ
1.2 Распределенные системы регистрации и выделения сигналов иррегулярных возмущений геомагнитного поля..................15 '
1.3 Системы геодинамического контроля с использованием
ГЕОМАГНИТНЫХ СИГНАЛОВ
1.4 Особенности применения спектрально-временного анализа в
СИСТЕМАХ ГЕО ДИНАМИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ
1.5 Проблемы.неоднозначности выделения иррегулярных геомагнитных
СИГНАЛОВ ТИПА Р
Выводы и постановка задач исследования
2; СЕЛЕКЦИЯ СИГНАЛОВ ИРРЕГУЛЯРНЫХ ГЕОМАГНИТНЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ В СИСТЕМЕ ГЕОДИНАМИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ
2.1 Математическая модель геомагнитных сигналов типа Р
2.2 Выделение иррегулярных возмущений геомагнитного поля на основе методов фильтрации
2.3 Выбор базисного вейвлета для предварительной селекции Рь2 сигналов
2.4 Вейвлет фильтрация Рь2 сигналов в системе геодинамического
контроля
Выводы
3. ОБНАРУЖЕНИЕ Р1-2 СИГНАЛОВ В РАСПРЕДЕЛЕННОЙ СИСТЕМЕ РЕГИСТРАЦИИ ИРРЕГУЛЯРНЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ
3.1 Определение алгоритма функционирования обнаружителя Рь2 СИГНАЛОВ
3.2 Определение критерия качества различения геомагнитных сигналов
3.3 Синтез структурной схемы устройства обнаружения геомагнитных СИГНАЛОВ ТИПА Р1-2
3.4 Определение параметров устройства обнаружения сигналов Рг-2
Выводы
4 РЕГИСТРАЦИЯ И ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ ИРРЕГУЛЯРНЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ В РАСПРЕДЕЛЕННОЙ СИСТЕМЕ ГЕОДИНАМИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ
4.1 Определение параметров иррегулярных возмущений геомагнитного поля
4.2 Метод оценивания параметров сигналов Pi-2 пульсаций
4.3 Оценка параметров сигналов геомагнитных пульсаций на основе статистических моделей
4.4 Анализ алгоритмических ошибок и погрешностей при обработке информативных геомагнитных сигналов
4.5 Контроль геодинамических объектов на основе дирекционного
зондирования земной коры
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
Введение
При изучении геодинамических вариаций и глубинного строения Земли (магнитотеллурическое зондирование), мониторинге и прогнозировании сейсмоактивности Земли, а также при проведении научных исследований атмосферы и гидросферы применяются системы геодинамического контроля, построенные на регистрации и обработке информативных сигналов ультранизкочастотного диапазона (сотые и тысячные доли герца). Применение этого частотного диапазона определяется глубиной исследуемых и контролируемых геодинамических процессов и объектов;
Проблема заключается в значительной трудности создания искусственных источников магнитотеллурического зондирования требуемой мощности, необходимой для нормального функционирования систем геодинамического контроля в ультранизкочастотном частотном диапазоне. Поэтому работа систем геодинамического контроля этого частотного диапазона строится на использовании естественных геомагнитных сигналов планетарного происхождения.
Основные теоретические и методологические положения о применении естественных сигналов при исследовании и геодинамическом контроле природных объектов, явлений и процессов, происходящих в атмосфере и литосфере, подробно изложены в работах М.С. Жданова, А.Н. Тихонова, М.Н. Бердичевского, Д.Н. Четаева, С.В. Шаманина, O.P. Кузичкина, М.Б. Гохберга, В.А. Моргунова, И.А. Федорченко, Г.А. Соболева, A.A. Иванова, И.В. Дмитриева, М. Ноза, Т. Иемори, М. Таке да.
При достаточно широком рассмотрении вопросов применения геомагнитных пульсаций для исследовательских целей в ряде работ отмечается, что использование описанных в этих работах методов на практике для решения задач геодинамического контроля приводит к неоднозначности получаемых результатов. Это обусловлено не только использованием традиционных методов регистрации, а также алгоритмов обнаружения и выделения естественных сигналов (спектрально-временной анализ, а иногда и визуальный

Иррегулярные пульсации типа Рь

* Римскими цифрами обозначен номер группы (высокочастотные составляющие
*' изменяются со временем)
Рисунок 2.1. Структура иррегулярных геомагнитных сигналов.
Амплитудная огибающая сигналов может быть либо в форме затухающего цуга колебаний, либо «каплеобразной» формы. Сигналы с такими амплитудными огибающими можно легко смоделировать, используя простейшие математические функции [81, 82].
Амплитудная огибающая Рь2 сигнала формы затухающего цуга может быть представлена как:
Д(г) = ссж

пульс у
или А(г) = 1 + сох

пульс

(2.1)
где А(г) - амплитудная огибающая сигнала в течение времени (= [0; Тпульс]; Тщ.льс - длительность сигнала.
Чтобы разобраться в построении огибающей «каплеобразной» формы необходимо представить ее вид, который изображен на рисунке 2.2.
Как видно из рисунка огибающую можно разбить на 3 части: начало, пик и окончание сигнала, размерами: 4/7, 2/7 и 1/7 длительности сигнала Тпульс