一種地震前的地球天然脈沖電磁場數(shù)據(jù)分析方法及系統(tǒng)技術方案

本發(fā)明專利技術公開了一種地震前的地球天然脈沖電磁場數(shù)據(jù)分析方法及系統(tǒng)。其中，該方法至少包括：采集地球天然脈沖電磁場數(shù)據(jù)；對地球天然脈沖電磁場數(shù)據(jù)進行廣義Warblet變換和WVD變換，得到廣義Warblet矩陣和WVD矩陣；對廣義Warblet矩陣進行歸一化處理，得到GWarblet_N矩陣；獲得GWarblet_N矩陣中元素數(shù)值中的最小值min_N，用min_N的數(shù)值替換掉GWarblet_N矩陣中所有為0的元素；對WVD矩陣進行歸一化處理，得到T_1矩陣；用T_1矩陣點除GWarblet_N矩陣，得到T_2矩陣；將T_2矩陣中大于x的元素和小于y的元素的數(shù)值置為1；將WVD矩陣中與T_2矩陣中大于x的元素相對應的位置上的元素數(shù)值置為0，得到T_3矩陣；用T_3矩陣點除T_2矩陣，得到T_4矩陣，實現(xiàn)對地震前地球天然脈沖電磁場數(shù)據(jù)的時頻分析，并可用于地震前兆信號的研究。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術涉及數(shù)據(jù)處理的
，尤其涉及一種地震前的地球天然脈沖電磁場數(shù)據(jù)分析方法及系統(tǒng)。
技術介紹
據(jù)統(tǒng)計，在全球的自然災害中，因地震造成的死亡人數(shù)占全部自然災害死亡人數(shù)的54％，堪稱自然災害之最。因地震預測有地球內(nèi)部的“不可入性”、大地震的“非頻發(fā)性”和“地震物理過程的復雜性”三大困難，因而地震預測成為了公認的世界性難題。目前，在整個地震前兆預測研究領域還沒有深入的研究，因而不能對地震的發(fā)生進行震前預測。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術通過提供一種地震前的地球天然脈沖電磁場數(shù)據(jù)分析方法及系統(tǒng)，實現(xiàn)了對地震的震前地球天然脈沖電磁場信號的時間-頻率-能量譜聯(lián)合分布分析，研究其震前變化特點，從而為地震前兆信號的有效性研究提供依據(jù)，對未來地震的震前預測提供幫助。本專利技術提供了一種地震前的地球天然脈沖電磁場數(shù)據(jù)分析方法，至少包括：采集地球天然脈沖電磁場數(shù)據(jù)；對所述地球天然脈沖電磁場數(shù)據(jù)進行廣義Warblet變換和WVD變換，得到廣義Warblet矩陣和WVD矩陣；對所述廣義Warblet矩陣進行歸一化處理，得到GWarblet_N矩陣；獲得所述GWarblet_N矩陣中元素數(shù)值中的最小值min_N，用min_N的數(shù)值替換掉所述GWarblet_N矩陣中所有為0的元素；對所述WVD矩陣進行歸一化處理，得到T_1矩陣；用所述T_1矩陣點除所述GWarblet_N矩陣，得到T_2矩陣；將所述T_2矩陣中大于x的元素和小于y的元素的數(shù)值置為1；其中，x大于y；將所述WVD矩陣中與所述T_2矩陣中大于x的元素相對應的位置上的元素數(shù)值置為0，得到T_3矩陣；用所述T_3矩陣點除所述T_2矩陣，得到T_4矩陣，實現(xiàn)對地震的預測。進一步地，所述對所述廣義Warblet矩陣進行歸一化處理，得到GWarblet_N矩陣，具體包括：獲得所述廣義Warblet矩陣中元素數(shù)值的最大值max_GW，并記錄其位置(i，j)，將所述廣義Warblet矩陣中的所有元素均除以max_GW，得到所述GWarblet_N矩陣。進一步地，所述對所述WVD矩陣進行歸一化處理，得到T_1矩陣，具體包括：獲得所述WVD矩陣中位置為(i，j)的元素，將其記為max_WVD，將所述WVD矩陣中的所有元素除以max_WVD，得到所述T_1矩陣。進一步地，x的范圍為5-10，y的范圍為1-2。進一步地，在所述采集地球天然脈沖電磁場數(shù)據(jù)之后，還至少包括：剔除所述地球天然脈沖電磁場數(shù)據(jù)中的毛刺噪聲；對剔除毛刺噪聲之后的數(shù)據(jù)進行壓縮。本專利技術實施例提供的地震前的地球天然脈沖電磁場數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，至少包括：數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集地球天然脈沖電磁場數(shù)據(jù)；第一運算模塊，用于對所述地球天然脈沖電磁場數(shù)據(jù)進行廣義Warblet變換和WVD變換，得到廣義Warblet矩陣和WVD矩陣；第一歸一化模塊，用于對所述廣義Warblet矩陣進行歸一化處理，得到GWarblet_N矩陣；第一數(shù)據(jù)處理模塊，用于獲得所述GWarblet_N矩陣中元素數(shù)值中的最小值min_N，用min_N的數(shù)值替換掉所述GWarblet_N矩陣中所有為0的元素；第二歸一化模塊，用于對所述WVD矩陣進行歸一化處理，得到T_1矩陣；第二運算模塊，用于用所述T_1矩陣點除所述GWarblet_N矩陣，得到T_2矩陣；第二數(shù)據(jù)處理模塊，用于將所述T_2矩陣中大于x的元素和小于y的元素的數(shù)值置為1；其中，x大于y；第三數(shù)據(jù)處理模塊，用于將所述WVD矩陣中與所述T_2矩陣中大于x的元素相對應的位置上的元素數(shù)值置為0，得到T_3矩陣；第三運算模塊，用于用所述T_3矩陣點除所述T_2矩陣，得到T_4矩陣，實現(xiàn)對地震的預測。進一步地，所述第一歸一化模塊，具體用于獲得所述廣義Warblet矩陣中元素數(shù)值的最大值max_GW，并記錄其位置(i，j)，將所述廣義Warblet矩陣中的所有元素均除以max_GW，得到所述GWarblet_N矩陣。進一步地，所述第二歸一化模塊，具體用于獲得所述WVD矩陣中位置為(i，j)的元素，將其記為max_WVD，將所述WVD矩陣中的所有元素除以max_WVD，得到所述T_1矩陣。進一步地，x的范圍為5-10，y的范圍為1-2。進一步地，還至少包括：去噪模塊，用于剔除所述地球天然脈沖電磁場數(shù)據(jù)中的毛刺噪聲；壓縮模塊，用于對剔除毛刺噪聲之后的數(shù)據(jù)進行壓縮。本專利技術中提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優(yōu)點：本專利技術采用歸一化GWarblet-WVD時頻分析方法對地震發(fā)生前的地球天然脈沖電磁場數(shù)據(jù)進行時頻聯(lián)合分析，可獲得較為明顯的震前時頻能量譜的分布異常，從而可以有效地基于地球天然脈沖電磁場分析出孕震信息的時頻特點，進而實現(xiàn)為地震前兆信號的有效性研究提供依據(jù)，對未來地震的震前預測提供幫助。附圖說明圖1為本專利技術實施例提供的地震前的地球天然脈沖電磁場數(shù)據(jù)分析方法的流程圖；圖2為本專利技術實施例提供的地震前的地球天然脈沖電磁場數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的模塊圖；圖3為仿真驗證(1)中WVD變換的時頻分布顯示圖；圖4為仿真驗證(1)中廣義Warblet變換的時頻分布顯示圖；圖5為仿真驗證(1)中歸一化GWarblet-WVD變換的時頻分布顯示圖；圖6為仿真驗證(1)中歸一化GWarblet-WVD變換的三維時頻分布顯示圖；圖7為仿真驗證(2)中WVD變換的時頻分布顯示圖；圖8為仿真驗證(2)中廣義Warblet變換的時頻分布顯示圖；圖9為仿真驗證(2)中歸一化GWarblet-WVD變換的時頻分布顯示圖；圖10為仿真驗證(2)中歸一化GWarblet-WVD變換的三維時頻分布顯示圖。具體實施方式本專利技術實施例通過提供一種地震前的地球天然脈沖電磁場數(shù)據(jù)分析方法及系統(tǒng)，實現(xiàn)了對地震的震前地球天然脈沖電磁場信號的時間-頻率-能量譜聯(lián)合分布分析，研究其震前變化特點，從而為地震前兆信號的有效性研究提供依據(jù)，對未來地震的震前預測提供幫助。本專利技術實施例中的技術方案為解決上述技術問題，總體思路如下：本專利技術實施例采用歸一化GWarblet-WVD時頻分析方法對地震發(fā)生前的地球天然脈沖電磁場數(shù)據(jù)進行時頻聯(lián)合分析，可獲得較為明顯的震前時頻能量譜的分布異常，從而可以有效地基于地球天然脈沖電磁場分析出孕震信息的時頻特點，進而實現(xiàn)為地震前兆信號的有效性研究提供依據(jù)，對未來地震的震前預測提供幫助。為了更好地理解上述技術方案，下面將結合說明書附圖以及具體的實施方式對上述技術方案進行詳細的說明。參見圖1，本專利技術實施例提供的地震前的地球天然脈沖電磁場數(shù)據(jù)分析方法，至少包括：步驟S110：采集地球天然脈沖電磁場數(shù)據(jù)；需要說明的是，為了提高本專利技術實施例的數(shù)據(jù)分析的可靠性和準確性，還剔除地球天然脈沖電磁場數(shù)據(jù)中的毛刺噪聲；對剔除毛刺噪聲之后的數(shù)據(jù)進行壓縮。步驟S120：對地球天然脈沖電磁場數(shù)據(jù)進行廣義Warblet變換和WVD變換，得到廣義Warblet矩陣和WVD矩陣；步驟S130：對廣義Warblet矩陣進行歸一化處理，得到GWarblet_N矩陣；對本步驟進行說明：獲得廣義Warblet矩陣中元素數(shù)值的最大值max_GW，并記錄其位置(i，j)，將廣義Warblet矩陣中的所有元素均除以max_GW，得到GWarblet_N矩陣。步驟S140：獲得GWarblet_本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種地震前的地球天然脈沖電磁場數(shù)據(jù)分析方法，其特征在于，至少包括：采集地球天然脈沖電磁場數(shù)據(jù)；對所述地球天然脈沖電磁場數(shù)據(jù)進行廣義Warblet變換和WVD變換，得到廣義Warblet矩陣和WVD矩陣；對所述廣義Warblet矩陣進行歸一化處理，得到GWarblet_N矩陣；獲得所述GWarblet_N矩陣中元素數(shù)值中的最小值min_N，用min_N的數(shù)值替換掉所述GWarblet_N矩陣中所有為0的元素；對所述WVD矩陣進行歸一化處理，得到T_1矩陣；用所述T_1矩陣點除所述GWarblet_N矩陣，得到T_2矩陣；將所述T_2矩陣中大于x的元素和小于y的元素的數(shù)值置為1；其中，x大于y；將所述WVD矩陣中與所述T_2矩陣中大于x的元素相對應的位置上的元素數(shù)值置為0，得到T_3矩陣；用所述T_3矩陣點除所述T_2矩陣，得到T_4矩陣，實現(xiàn)對地震的預測。

【技術特征摘要】
1.一種地震前的地球天然脈沖電磁場數(shù)據(jù)分析方法，其特征在于，至少包括：采集地球天然脈沖電磁場數(shù)據(jù)；對所述地球天然脈沖電磁場數(shù)據(jù)進行廣義Warblet變換和WVD變換，得到廣義Warblet矩陣和WVD矩陣；對所述廣義Warblet矩陣進行歸一化處理，得到GWarblet_N矩陣；獲得所述GWarblet_N矩陣中元素數(shù)值中的最小值min_N，用min_N的數(shù)值替換掉所述GWarblet_N矩陣中所有為0的元素；對所述WVD矩陣進行歸一化處理，得到T_1矩陣；用所述T_1矩陣點除所述GWarblet_N矩陣，得到T_2矩陣；將所述T_2矩陣中大于x的元素和小于y的元素的數(shù)值置為1；其中，x大于y；將所述WVD矩陣中與所述T_2矩陣中大于x的元素相對應的位置上的元素數(shù)值置為0，得到T_3矩陣；用所述T_3矩陣點除所述T_2矩陣，得到T_4矩陣，實現(xiàn)對地震的預測。2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對所述廣義Warblet矩陣進行歸一化處理，得到GWarblet_N矩陣，具體包括：獲得所述廣義Warblet矩陣中元素數(shù)值的最大值max_GW，并記錄其位置(i，j)，將所述廣義Warblet矩陣中的所有元素均除以max_GW，得到所述GWarblet_N矩陣。3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述對所述WVD矩陣進行歸一化處理，得到T_1矩陣，具體包括：獲得所述WVD矩陣中位置為(i，j)的元素，將其記為max_WVD，將所述WVD矩陣中的所有元素除以max_WVD，得到所述T_1矩陣。4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，x的范圍為5-10，y的范圍為1-2。5.如權利要求1-4中任一項所述的方法，其特征在于，在所述采集地球天然脈沖電磁場數(shù)據(jù)之后，還至少包括：剔除所述地球天然脈沖電磁場數(shù)據(jù)中的毛刺噪聲；對剔除毛刺噪聲之后的數(shù)據(jù)進行壓縮。6.一種地震前的地球天然脈沖電磁場數(shù)據(jù)...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：郝國成，楊越，吳敏，趙娟，王巍，楊閣，
申請(專利權)人：中國地質大學武漢，
類型：發(fā)明
國別省市：湖北;42