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ULF/ELF地震电磁波辐射源的多站定位方法研究

卢洋  
【摘要】:地震前电磁异常现象被大量的破坏性地震震例所证实,地震电磁前兆观测成为短临预测的有效手段之一。研究地震电磁辐射源的定位方法是基于地震电磁前兆的短临预测方法研究中迫切需要解决的问题。 论文通过数值仿真,讨论了ULF/ELF电磁辐射在自由空间中的传播,研究了观测站拓扑结构、观测信号信噪比等对地震电磁辐射源定位的影响。基于日本2005年1月1日到2005年5月20日期间四个观测站记录到的ELF观测数据,研究地震电磁前兆信号的检测和提取方法,并在此基础上利用奇异值分解和模糊C均值聚类等算法对地震低频电磁辐射源的位置进行了估计。 本文首先介绍了地震电磁异常辐射产生的机理,并介绍文中提出的多站定位算法。 之后,采用FDTD算法对电磁辐射源到达观测站的传播进行了仿真,并对观测站拓扑结构、观测站个数、观测信号信噪比等条件对电磁辐射源定位的影响进行了数值模拟。仿真结果表明观测站的拓扑结构与观测信号的信噪比对辐射源定位的影响较大;观测站个数越多,定位精度越高,但当观测站个数达到一定数量时,个数对定位精度的影响趋于稳定。 最后,研究了地震异常辐射信号的检测和提取的方法,并着重对线性预测编码、独立分量分析和支持向量机三种方法进行了研究,分别利用三种算法对实测数据进行了检测和提取。检测结果更为清晰的表示出地震异常辐射,提取结果为定位算法提供了数据基础。采用基于SVD和FCM聚类算法的多站定位方法对两个震例的实测数据前兆信号进行了波矢量分析,并得到地震电磁辐射源的估计位置。


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