高级搜索

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

一种用于地震信号分析的二阶挤压小波变换算法

江莉 尚文擎 周军妮 卫铭斐 王燕妮

江莉, 尚文擎, 周军妮, 卫铭斐, 王燕妮. 一种用于地震信号分析的二阶挤压小波变换算法[J]. 电子与信息学报, 2021, 43(12): 3710-3717. doi: 10.11999/JEIT200753
引用本文: 江莉, 尚文擎, 周军妮, 卫铭斐, 王燕妮. 一种用于地震信号分析的二阶挤压小波变换算法[J]. 电子与信息学报, 2021, 43(12): 3710-3717. doi: 10.11999/JEIT200753
Li JIANG, Wenqing SHANG, Junni ZHOU, Mingfei WEI, Yanni WANG. A Second-order Squeezed Wavelet Transform Algorithm for Seismic Signal Analysis[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2021, 43(12): 3710-3717. doi: 10.11999/JEIT200753
Citation: Li JIANG, Wenqing SHANG, Junni ZHOU, Mingfei WEI, Yanni WANG. A Second-order Squeezed Wavelet Transform Algorithm for Seismic Signal Analysis[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2021, 43(12): 3710-3717. doi: 10.11999/JEIT200753

一种用于地震信号分析的二阶挤压小波变换算法

doi: 10.11999/JEIT200753
基金项目: 国家自然科学基金(61803294, 61803293),陕西省科技计划项目(2020JQ-684, 2020JM-499)
详细信息
    作者简介:

    江莉:女,1982年生,副教授,研究方向为非平稳信号处理、时频分析

    尚文擎:男,1997年生,硕士生,研究方向为智能信号处理、盲源信号分离

    周军妮:女,1977年生,讲师,研究方向为振动信号分析与处理

    卫铭斐:男,1974年生,副教授,研究方向为信号检测与参数估计

    王燕妮:女,1977年生,副教授,研究方向为地震信号分析与处理

    通讯作者:

    江莉 yolanda_jiangli@163.com

  • 中图分类号: TN911.7

A Second-order Squeezed Wavelet Transform Algorithm for Seismic Signal Analysis

Funds: The National Natural Science Foundation of China (61803294, 61803293), Shaanxi Province Science and Technology Plan Project(2020JQ-684, 2020JM-499)
  • 摘要: 地震信号分析在地质岩性、储层、流体、沉积相带的检测,以及地层界面识别与储层分析、地震资料处理和解释等方面具有重要研究意义。针对现有时频分析算法在处理地震信号时,存在时频分辨率低、能量聚集性差等问题,该文以Ricker子波为数学模型,提出了一种新的2阶挤压小波变换算法(SWT2)。考虑到传统时频同步压缩变换中的瞬时频率估计对地震信号失效,利用改进的母小波对地震信号进行匹配,进而通过谱峰对齐对参考频率进行修正,从而提升时频能量聚集性和时频分辨率。仿真实验结果表明,提出的2阶挤压小波变换算法可以极大地提升地震信号的时频聚集性,精确地反映信号的时延和主频,对地层结构的刻画更加精确。
  • 图  1  Ricker子波及其频谱

    图  2  已有SST算法与本文提出算法的对比分析

    图  3  不同参数下SWT2的实验结果(SNR=5 dB)

    图  4  针对多分量地震信号模型的各种时频方法对比

    图  5  楔状模型分析

    图  6  天然地震信号

    表  1  各种时频分析方法的瑞利熵对比

    时频分布STFTWVD伪WVDCWTSSTSST2改进CWTSWTSWT2
    瑞利熵24.722624.448424.005128.634617.689216.557228.527817.684116.0846
    下载: 导出CSV
  • [1] 黄昱丞, 郑晓东, 栾奕, 等. 地震信号线性与非线性时频分析方法对比[J]. 石油地球物理勘探, 2018, 53(5): 975–989. doi: 10.13810/j.cnki.issn.1000-7210.2018.05.011

    HUANG Yucheng, ZHENG Xiaodong, LUAN Yi, et al. Comparison of linear and nonlinear time-frequency analysis methods for seismic signals[J]. Oil Geophysical Prospecting, 2018, 53(5): 975–989. doi: 10.13810/j.cnki.issn.1000-7210.2018.05.011
    [2] OKAYA D A, KARAGEORGI E, MCEVILLY T V, et al. Removing vibrator-induced correlation artifacts by filtering in frequency-uncorrelated time space[J]. Geophysics, 1992, 57(7): 916–926. doi: 10.1190/1.1443304
    [3] SINHA S, ROUTH P S, ANNO P D, et al. Spectral decomposition of seismic data with continuous-wavelet transform[J]. Geophysics, 2005, 70(6): 29–25. doi: 10.1190/1.2127113
    [4] 郝国成, 谈帆, 程卓, 等. 强鲁棒性和高锐化聚集度的BGabor-NSPWVD时频分析算法[J]. 自动化学报, 2019, 45(3): 566–576. doi: 10.16383/j.aas.c170530

    HAO Guocheng, TAN Fan, CHENG Zhuo, et al. Time-frequency analysis of BGabor-NSPWVD algorithm with strong robustness and high sharpening concentration[J]. Acta Automatica Sinica, 2019, 45(3): 566–576. doi: 10.16383/j.aas.c170530
    [5] 郑成龙, 王宝善. S变换在地震资料处理中的应用及展望[J]. 地球物理学进展, 2015, 30(4): 1580–1591. doi: 10.6038/pg20150412

    ZHENG Chenlong and WANG Baoshan. Applications of stransform in seismic data processing[J]. Progress in Geophysics, 2015, 30(4): 1580–1591. doi: 10.6038/pg20150412
    [6] 严海滔, 黄饶, 周怀来, 等. 同步挤压广义S变换在南海油气识别中的应用[J]. 地球物理学进展, 2019, 34(3): 1229–1235. doi: 10.6038/pg2019CC0143

    YAN Haitao, HUANG Rao, ZHOU Huailai, et al. Application of Nanhai oil and gas identification based on synchrosqueezing generalized S transform[J]. Progress in Geophysics, 2019, 34(3): 1229–1235. doi: 10.6038/pg2019CC0143
    [7] HERRERA R H, HAN Jiajun, and VAN DER BAAN M. Applications of the synchrosqueezing transform in seismic time-frequency analysis[J]. Geophysics, 2014, 79(3): V55–V64. doi: 10.1190/geo2013-0204.1
    [8] 包乾宗, 许杰, 许明瑞. 高铁地震信号时频特征对比分析[J]. 北京大学学报: 自然科学版, 2019, 55(5): 804–811. doi: 10.13209/j.0479-8023.2019.076

    BAO Qianzong, XU Jie, and XU Mingrui. Comparative analysis of time-frequency characteristics of seismic signal induced by high-speed train[J]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis, 2019, 55(5): 804–811. doi: 10.13209/j.0479-8023.2019.076
    [9] XUE Yajuan, CAO Junxing, WANG Daxing, et al. Application of the variational-mode decomposition for seismic time–frequency analysis[J]. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 2016, 9(8): 3821–3831. doi: 10.1109/JSTARS.2016.2529702
    [10] HAN Jiajun and VAN DER BAAN M. Empirical mode decomposition for seismic time-frequency analysis[J]. Geophysics, 2013, 78(2): O9–O19. doi: 10.1190/geo2012-0199.1
    [11] DAUBECHIES I, LU Jianfeng, and WU H T. Synchrosqueezed wavelet transforms: An empirical mode decomposition-like tool[J]. Applied and Computational Harmonic Analysis, 2011, 30(2): 243–261. doi: 10.1016/j.acha.2010.08.002
    [12] 李林, 王林, 韩红霞, 等. 自适应时频同步压缩算法研究[J]. 电子与信息学报, 2020, 42(2): 438–444. doi: 10.11999/JEIT190146

    LI Lin, WANG Lin, HANG Hongxia, et al. Research on the adaptive synchrosqueezing algorithm[J]. Journal of Electronics &Information Technology, 2020, 42(2): 438–444. doi: 10.11999/JEIT190146
    [13] LI Lin, CAI Haiyan, HAN Hongxia, et al. Adaptive short-time Fourier transform and synchrosqueezing transform for non-stationary signal separation[J]. Signal Processing, 2020, 166: 107231. doi: 10.1016/j.sigpro.2019.07.024
    [14] 沈微, 陶新民, 高珊, 等. 基于同步挤压小波变换的振动信号自适应降噪方法[J]. 振动与冲击, 2018, 37(14): 239–247. doi: 10.13465/j.cnki.jvs.2018.14.034

    SHEN Wei, TAO Xinmin, GAO Shan, et al. Self-adaptive de-noising algorithm for vibration signals based on synchrosqueezed wavelet transforms[J]. Journal of Vibration and Shock, 2018, 37(14): 239–247. doi: 10.13465/j.cnki.jvs.2018.14.034
    [15] 黄忠来, 张建中, 邹志辉. 二阶同步挤压S变换及其在地震谱分解中的应用[J]. 地球物理学报, 2017, 60(7): 2833–2844. doi: 10.6038/cjg20170728

    HUANG Zhonglai, ZHANG Jianzhong, and ZOU Zhihui. A second-order synchrosqueezing S-transform and its application in seismic spectral decomposition[J]. Chinese Journal of Geophysics, 2017, 60(7): 2833–2844. doi: 10.6038/cjg20170728
    [16] STANKOVIĆ L. A measure of some time–frequency distributions concentration[J]. Signal Processing, 2001, 81(3): 621–631. doi: 10.1016/S0165-1684(00)00236-X
  • 加载中
图(6) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  1083
  • HTML全文浏览量:  856
  • PDF下载量:  73
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2020-08-25
  • 修回日期:  2020-12-23
  • 网络出版日期:  2021-02-27
  • 刊出日期:  2021-12-21

目录

    /

    返回文章
    返回