一种井地一体微震监测系统监测单元采集数据授时对齐方法，利用井地一体微震监测系统获得地面及井下监测单元采集的带有时间戳的矿震波形数据段，分别计算两段波形数据中的所有相邻GPS授时时间戳的差值和相邻GPS授时时间戳内的采样点数，等间距补齐所有相邻GPS授时时间戳内未打时间戳的采样点的采样时刻，计算两段矿震波形数据的平均采样频率，分别等间距补齐两段采样数据中首、尾GPS授时时间戳之外的采样点采样时刻；获得所有采样点上的采样时刻后，按照固定采样频率对采样时刻重新取样，采用线性插值公式计算新采样时刻下的波形数据，进而对齐两段波形数据的采样时刻。本发明专利技术能准确对齐地面监测单元和井下监测单元采集的震动波数据。集的震动波数据。集的震动波数据。
【技术实现步骤摘要】
井地一体微震监测系统监测单元采集数据授时对齐方法
[0001]本专利技术涉及一种井地一体微震监测系统监测单元采集数据授时对齐方法，属于煤矿安全
技术介绍
[0002]煤炭是我国主体能源，其安全开采至关重要，近年来随着许多煤矿进入深部开采，由冲击地压灾害带来的安全问题日益突出。目前，微震监测技术作为冲击地压危险分析和预警所依赖的重要技术，在国内煤矿已获得广泛应用，取得了较显著的监测预警效果。但受限于井下近水平巷道的传感器安装条件，使得单一使用井下布设传感器的方式无法突破大幅提高微震监测精度的瓶颈。
[0003]为达到对冲击地压精准探测的目的，通过在地面安装一定数量的传感器，形成井地联合观测模式，可在空间上立体包围监测区域。为方便移动地面监测点和确保井下监测数据质量，地面监测单元采用无线通讯方式，井下监测单元采用有线通讯方式，两种监测方式下分别采用独立的GPS进行采样数据的非连续授时，同时，监测单元也存在采样频率不稳定的情况，导致汇集到监测中心的两类监测单元的授时数据之间存在授时时间无法对齐的问题，极大限制了微震监测精度的提升。
技术实现思路
[0004]针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种井地一体微震监测系统监测单元采集数据授时对齐方法，该方法能够准确对齐井地一体微震监测系统中地面监测单元和井下监测单元采集的震动波数据，保证后续矿震定位和能量求解的准确性，提升微震监测精度。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种井地一体微震监测系统监测单元采集数据授时对齐方法，包括如下步骤：
[0006](1)分别取由井地一体微震监测系统地面无线监测单元和井下有线监测单元独立采集的带有多个GPS授时时间戳的矿震波形数据一和矿震波形数据二；矿震波形数据一和矿震波形数据二为长度不同的两段数据段；
[0007](2)分别计算矿震波形数据一和矿震波形数据二中所有相邻GPS授时时间戳之间的差值以及相邻GPS授时时间戳内包含的采样点数后，等间距补齐相邻GPS授时时间戳内未打时间戳的采样点的采样时刻；
[0008](3)分别计算矿震波形数据一和矿震波形数据二的平均采样频率，分别等间距补齐矿震波形数据一和矿震波形数据二中的首、尾GPS授时时间戳之外的采样点的采样时刻；
[0009](4)根据步骤(2)和步骤(3)得到的所有采样点上的采样时刻，按照统一设置的采样频率对采样时刻进行重新取样；
[0010](5)根据步骤(2)和步骤(3)得到的所有采样点上的采样时刻和波形数据，采用线性插值公式计算步骤4中新采样时刻下的矿震波形数据，对齐矿震波形数据一和矿震波形
数据二的采样时刻。
[0011]进一步地，所述步骤(1)中，地面无线监测单元和井下有线监测单元分别采用独立的高精度GPS进行授时，其采样频率分别为f
s
和f
u
；所取的矿震波形数据一和矿震波形数据二分别为和其中，l为地面监测单元的采样长度、p为井下监测单元的采样长度；所述GPS授时时间戳为两个独立的GPS分别对矿震波形数据一和矿震波形数据二上的部分采样点打时间戳，其中，的部分采样点上的时间戳形成GPS授时序列为index
s
为在中有时间戳的位置序号，m为地面无线监测单元所监测的矿震波形数据一中带有GPS时间戳的采样点个数；的部分采样点上的时间戳形成的GPS授时序列为index
u
为在中有时间戳的位置序号，n为井下有线监测单元所监测的矿震波形数据二中带有GPS时间戳的采样点个数。
[0012]进一步地，所述步骤(2)中，所述等间距补齐相邻GPS授时时间戳内未打时间戳的采样点的采样时刻的步骤为：
[0013]201)分别计算GPS授时序列中相邻时间戳的差值和其内包含的采样点数分别为：
[0014]时间差：
[0015]采样点数：
[0016]202)利用时间差和采样点数，采用公式：
[0017][0018]等间距计算上采样点之后第k个点的采样时刻，直至计算至采样点停止计算；
[0019]采用公式：
[0020][0021]等间距计算上采样点之后第k个点的采样时刻，直至计算至采样点停止计算；
[0022]203)重复步骤201)和202)，直至补齐矿震波形数据一和矿震波形数据二中所有相邻GPS授时时间戳内未打时间戳的采样点的采样时刻。
[0023]进一步地，所述步骤(3)中，等间距补齐矿震波形数据一和矿震波形数据二中的首、尾GPS授时时间戳之外的采样点的采样时刻的步骤为：
[0024]301)分别计算矿震波形数据一和矿震波形数据二的平均采样频率和为：
[0025][0026][0027]302)采用算式等间距补齐地面无线监测单元所监测的矿震波形数据一首个GPS授时时间戳之前第k个采样点的采样时刻，直至补充至矿震波形数据一的第1个采样点，停止补充；采用算式等间距补齐地面无线监测单元所监测的矿震波形数据一最后一个GPS授时时间戳之后第k个采样点的采样时刻，直至补充至矿震波形数据一的最后1个采样点，停止补充；
[0028]采用算式等间距补齐井下有线监测单元所监测的矿震波形数据二首个GPS授时时间戳之前第k个采样点的采样时刻，直至补充至矿震波形数据二的第1个采样点，停止补充；采用算式等间距补齐井下有线监测单元所监测的矿震波形数据二最后一个GPS授时时间戳之后第k个采样点的采样时刻，直至补充至矿震波形数据二的最后1个采样点，停止补充。
[0029]进一步地，所述步骤(4)中，所述的采样频率统一设置为f，补齐后对应的采样时刻为补齐后对应的采样时刻为对采样时刻进行重新取样的步骤为：
[0030]401)分别找到采样时刻和的最小值和最大值
[0031]402)确定重新取样后采样时刻的起始值的起始值结束值采样时刻采样时刻的起始值结束值结束值式中mod为取模运算；
[0032]403)确定重新取样后的为
[0033][0034]其中，
[0035]重新取样后的为：
[0036][0037]其中，
[0038]进一步地，所述步骤(5)中，根据采样时刻和和计算对应矿震波形数据的步骤为：
[0039]501)找到满足(k＝1,2,...,z,index＝1,2,...,z
‑
1,z＝l或p,x＝u或s)的下标位置index；
[0040]502)利用下标位置index，采用线性插值公式
[0041][0042]计算得到波形数据(k＝1,2,...,z,index＝1,2,...,z
‑
1,z＝l或p,x＝u或s)。
[0043]本专利技术利用井地一体微震监测系统获得地面及井下监测单元采集的带有时间戳的矿震波形数据段，分别计算两段矿震波形数据中的所有相邻GPS授时时间戳的差值和相邻GPS授时时间戳内包含的采样点数，然后等间距补齐所有相邻GPS授时时本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种井地一体微震监测系统监测单元采集数据授时对齐方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)分别取由井地一体微震监测系统地面无线监测单元和井下有线监测单元独立采集的带有多个GPS授时时间戳的矿震波形数据一和矿震波形数据二；矿震波形数据一和矿震波形数据二为长度不同的两段数据段；(2)分别计算矿震波形数据一和矿震波形数据二中所有相邻GPS授时时间戳之间的差值以及相邻GPS授时时间戳内包含的采样点数后，等间距补齐相邻GPS授时时间戳内未打时间戳的采样点的采样时刻；(3)分别计算矿震波形数据一和矿震波形数据二的平均采样频率，分别等间距补齐矿震波形数据一和矿震波形数据二中的首、尾GPS授时时间戳之外的采样点的采样时刻；(4)根据步骤(2)和步骤(3)得到的所有采样点上的采样时刻，按照统一设置的采样频率对采样时刻进行重新取样；(5)根据步骤(2)和步骤(3)得到的所有采样点上的采样时刻和波形数据，采用线性插值公式计算步骤4中新采样时刻下的矿震波形数据，对齐矿震波形数据一和矿震波形数据二的采样时刻。2.根据权利要求1所述的一种井地一体微震监测系统监测单元采集数据授时对齐方法，其特征在于，所述步骤(1)中，地面无线监测单元和井下有线监测单元分别采用独立的高精度GPS进行授时，其采样频率分别为f
s
和f
u
；所取的矿震波形数据一和矿震波形数据二分别为和其中，l为地面监测单元的采样长度、p为井下监测单元的采样长度；所述GPS授时时间戳为两个独立的GPS分别对矿震波形数据一和矿震波形数据二上的部分采样点打时间戳，其中，的部分采样点上的时间戳形成GPS授时序列为index
s
为在中有时间戳的位置序号，m为地面无线监测单元所监测的矿震波形数据一中带有GPS时间戳的采样点个数；的部分采样点上的时间戳形成的GPS授时序列为index
u
为在中有时间戳的位置序号，n为井下有线监测单元所监测的矿震波形数据二中带有GPS时间戳的采样点个数。3.根据权利要求2所述的一种井地一体微震监测系统监测单元采集数据授时对齐方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述等间距补齐相邻GPS授时时间戳内未打时间戳的采样点的采样时刻的步骤为：201)分别计算GPS授时序列201)分别计算GPS授时序列中相邻时间戳的差值和其内包含的采样点数分别为：时间差：采样点数：202)利用时间差和采样点数，采用公式：
等间距计算上...
【专利技术属性】
技术研发人员：巩思园，葛庆，窦林名，
申请(专利权)人：徐州弘毅科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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