一种地震预警信息处理方法技术

本发明专利技术收集地震预警信息，对其进行第一次分数阶傅里叶变换(FRFT)，将信号变换到分数阶域，找出信号变换后的最大值位置和带宽范围；在分数阶域，对地震预警信号进行分解，获得多重信号分量；计算各信号分量与原采集信号的能量比值，按降序叠加计算能量比值之和，当占比叠加值首次超过预设值时，记录参与叠加的n重信号分量；对能量占比最高的信号分量以外的n‑1重分量分别进行FRFT变换，找出信号分量变换后的最大值位置和带宽范围；将记录的n重信号分量的最大值位置和带宽范围与预存的正常地震预警信号进行对比，对比差值小于等于预设阈值时判断地震预警信号正常播放，反之判断为未正常播放；将判断结果反馈紧急地震信息服务系统。

【技术实现步骤摘要】
一种地震预警信息处理方法
本专利技术属于地震预警信息处理领域，具体涉及判断地震预警信号是否正常播放的方法。
技术介绍
地震预警，是指在地震发生后，利用地震波传播速度小于电波传播速度的特点，提前对地震波尚未到达的地方进行预警。地震预警信息的播报对于减少公众生命财产因地震所带来的损失具有重大意义。公众接收来自于地震预警播报终端的信息，因此地震预警信息在终端是否正常播报直接影响地震放在工作。但是目前研究或专利技术中尚缺乏地震预警信息在终端是否正常播报的反馈与判断机制。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述的不足而完成的，其目的在于提供一种地震预警信息处理方法，反馈与判断地震预警信息在终端是否正常播报。为了实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：首先通过拾音器收集预警播报终端的地震预警信息。对收集的地震预警信号S(t)进行第一次分数阶傅里叶变换(FRFT)。在信号的时频域内进行坐标旋转，设旋转角度为α时，所采集信号的最大值带宽范围相较于其他旋转角度而言最小，则根据计算得到分数阶傅里叶变换的最优阶次p。获得最优阶次p后，进行分数阶傅里叶变换，变换结果S(Xp)为其中，j为虚数单位。将信号变换到分数阶域后，找出信号变换后的最大值位置和带宽范围，在以最优阶次p变换得到的分数阶域内，设横轴为Xp，纵轴为Yp，最大值所对应的横坐标设为Xp1，以最大值的作一平行于Xp的直线，直线与分数阶域内信号幅值的交点中，在Xp1的左右两侧各选取一个距离Xp1最近的点，这两个点的距离被设定为带宽范围。在分数阶域内，对采集的地震预警信号进行分解，获得多重信号分量，分解方法采用经验模态(EMD)分解；计算各信号分量与原采集信号的能量比值并降序排列，信号能量采用积分的形式获得，设原信号为S(Xp)，分解得到的各分量为Si(Xp)，其中i＝1,2,3…，则第i个信号分量的能量占比ri计算表达式为按排列顺序叠加计算能量比值之和，当能量占比叠加值首次超过预设值时，记录参与叠加的n重信号分量。对能量占比最高的第一重信号分量以外的n-1重信号分量分别进行FRFT变换，变换过程的最优阶次计算方法与第一次分数阶傅里叶变换时的方法一致，各分量经过变换后，找出其最大值位置和带宽范围。将记录的n重信号分量的最大值位置和带宽范围与预存的正常地震预警信号进行对比，对比差值小于等于预设阈值时判断为地震预警信号正常播放，对比差值大于预设阈值时判断为地震预警信号未正常播放。将判断结果反馈地震监测与预警系统。附图说明通过结合附图和下面实施例的具体描述，本专利技术的实施过程和优点将更加直观和易于理解，其中：图1为一种地震预警信息处理方法流程图；图2为地震预警信号原始时频图；图3为分数阶域内EMD分解分量图；图4为处理完成后的地震预警信号时频图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施过程做进一步说明。本专利技术的一种地震预警信息处理方法流程如图1所示，主要步骤包括：首先通过拾音器收集预警播报终端的地震预警信息。对采集的地震预警信号S(t)进行第一次分数阶傅里叶变换(FRFT)。在信号的时频域内进行坐标旋转，设旋转角度为α时，所采集信号的最大值带宽范围相较于其他旋转角度而言最小，则根据计算得到分数阶傅里叶变换的最优阶次p。获得最优阶次p后，进行分数阶傅里叶变换，变换结果S(Xp)为其中，j为虚数单位。下一步将信号变换到分数阶域后，找出信号变换后的最大值位置和带宽范围，在以最优阶次p变换得到的分数阶域内，设横轴为Xp，纵轴为Yp，最大值所对应的横坐标设为Xp1，以最大值的作一平行于Xp的直线，直线与分数阶域内信号幅值的交点中，在Xp1的左右两侧各选取一个距离Xp1最近的点，这两个点的距离被设定为带宽范围。随后在分数阶域内，对采集的地震预警信号进行分解，获得多重信号分量，分解方法采用经验模态(EMD)分解；计算各信号分量与原采集信号的能量比值并降序排列，信号能量采用积分的形式获得，设原信号为S(Xp)，分解得到的各分量为Si(Xp)，其中i＝1,2,3…，则第i个信号分量的能量占比ri计算表达式为按排列顺序叠加计算能量比值之和，当能量占比叠加值首次超过预设值时，记录参与叠加的n重信号分量。对能量占比最高的第一重信号分量以外的n-1重信号分量分别进行FRFT变换，变换过程的最优阶次计算方法与第一次分数阶傅里叶变换时的方法一致，各分量经过变换后，找出其最大值位置和带宽范围。将记录的n重信号分量的最大值位置和带宽范围与预存的正常地震预警信号进行对比，对比差值小于等于预设阈值时判断为地震预警信号正常播放，对比差值大于预设阈值时判断为地震预警信号未正常播放。将判断结果反馈地震监测与预警系统。实施例1：通过拾音器收集预警播报终端的地震预警信息，其在时频域内的分布如图2所示。信号中含有较多的噪声信号，不利于直接进行分析。这里首先对采集的地震预警信号S(t)进行第一次分数阶傅里叶变换(FRFT)，通过在信号的时频域内进行坐标旋转，确定旋转角度为13°时，所采集信号的最大值带宽范围相较于其他旋转角度而言最小，则根据计算得到分数阶傅里叶变换的最优阶次p为55.50。获得最优阶次p后，进行分数阶傅里叶变换，变换结果S(Xp)为其中，j为虚数单位。将信号变换到分数阶域后，找出信号变换后的最大值位置和带宽范围，在以最优阶次p变换得到的分数阶域内，设横轴为Xp，纵轴为Yp，最大值所对应的横坐标为12.4，以最大值的作一平行于Xp的直线，直线与分数阶域内信号幅值的交点中，在Xp1的左右两侧各选取一个距离Xp1最近的点，这两个点的距离为3.9，被设定为带宽范围。随后在分数阶域内，对采集的地震预警信号进行经验模态(EMD)分解，获得多重信号分量，结果如图3所示，其中横坐标进行了归一化处理。计算各信号分量与原采集信号的能量比值并降序排列，得到的结果如表1所示。能量占比为1.62％的剩余信号由于占比较低，未在图3和表1中列出。表1信号分量的能量比值信号分量能量占比(％)叠加值(％)第一重43.7843.78第二重39.1182.89.第三重15.4998.38按排列顺序叠加计算能量比值之和，预设能量占比叠加值大于等于80％时，记录参与叠加的信号分量，从表中可以看出前两重信号的能量占比叠加值已超过预设值。对第二重信号分量信号分量进行FRFT变换，变换过程的最优阶次计算方法与第一次分数阶傅里叶变换时的方法一致，旋转角度为19°时，所采集信号的最大值带宽范围相较于其他旋转角度而言最小，则根据计算得到分数阶傅里叶变换的最优阶次p为56.38。经过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地震预警信息处理方法，其特征在于：/n(1)收集预警播报终端的地震预警信息；/n(2)对收集的地震预警信号进行第一次分数阶傅里叶变换(FRFT)，将信号变换到分数阶域，找出信号变换后的最大值位置和带宽范围；/n(3)在分数阶域内，对采集的地震预警信号进行分解，获得多重信号分量；/n(4)计算各信号分量与原采集信号的能量比值并降序排列，按排列顺序叠加计算能量比值之和，当能量占比叠加值首次超过预设值时，记录参与叠加的n重信号分量；/n(5)对能量占比最高的第一重信号分量以外的n-1重信号分量分别进行FRFT变换，并找出信号分量变换后的最大值位置和带宽范围；/n(6)将记录的n重信号分量的最大值位置和带宽范围与预存的正常地震预警信号进行对比，对比差值小于预设阈值时判断为地震预警信号正常播放，对比差值大于预设阈值时判断为地震预警信号未正常播放。/n(7)将判断结果反馈地震监测与预警系统。/n

【技术特征摘要】
1.一种地震预警信息处理方法，其特征在于：
(1)收集预警播报终端的地震预警信息；
(2)对收集的地震预警信号进行第一次分数阶傅里叶变换(FRFT)，将信号变换到分数阶域，找出信号变换后的最大值位置和带宽范围；
(3)在分数阶域内，对采集的地震预警信号进行分解，获得多重信号分量；
(4)计算各信号分量与原采集信号的能量比值并降序排列，按排列顺序叠加计算能量比值之和，当能量占比叠加值首次超过预设值时，记录参与叠加的n重信号分量；
(5)对能量占比最高的第一重信号分量以外的n-1重信号分量分别进行FRFT变换，并找出信号分量变换后的最大值位置和带宽范围；
(6)将记录的n重信号分量的最大值位置和带宽范围与预存的正常地震预警信号进行对比，对比差值小于预设阈值时判断为地震预警信号正常播放，对比差值大于预设阈值时判断为地震预警信号未正常播放。
(7)将判断结果反馈地震监测与预警系统。


2.根据权利要求1所述的地震预警信号处理方法，其中，在步骤(1)中，收集预警播报终端地震预警信息的方式为：拾音器采集声音信号。


3.根据权利要求1所述的地震预警信号处理方法，其中，在步骤(2)中，选用分数阶域内信号幅值最高时的阶次p为采集信号的分数阶傅里叶变换最优阶次，找出该阶次下信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：王青平，吴灿金，
申请(专利权)人：福建省地震局应急指挥与宣教中心，厦门帝嘉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35