Алгоритмы определения временного положения сложных сигналов на основе спектральных представлений

Введение 14
1 Сложные сигналы и их применение в сейсморазведке 16
1.1 Формирование и особенности сейсмических сигналов 16
1.2 Определение временного положения сигналов при обработке сейсмической
информации 19
2 Алгоритм определения временного положения сложных сигналов на основе дискретного
преобразования Фурье 22
2.1 Дискретное преобразование Фурье 22
2.2 Определение временного положения сложных сигналов по их фазочастотным
характеристикам и функциям групповой задержки 24
2.3 Разработка фазочастотного алгоритма определения временного положения сигналов 28
3 Алгоритм прямого и обратного вейвлет-преобразования сложных сигналов 31
3.1 Описание вейвлет-анализа 31
3.1.1 Признаки вейвлета 31
3.1.2 Примеры материнских вейвлетов 32
3.1.3 Непрерывное вейвлет-преобразование 34
3.1.4 Свойства вейвлет-преобразования 35
3.1.5 Дискретное вейвлет-преобразование 36
3.1.6 Удаление шумов из сигнала с использованием вейвлет-преобразования 38
3.2 Разработка алгоритма вейвлет-преобразования на основе базиса Мейера 40
4 Исследование точности определения временного положения сейсмических сигналов с
помощью разработанных алгоритмов 42
4.1 Построение математической модели сейсмической записи в программной среде
MATLAB 42
4.2 Исследование на построенной модели фазочастотного алгоритма определения
временного положения сейсмических сигналов 45
4.3 Анализ применения алгоритма вейвлет-преобразования 50
5 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 56
5.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения научных исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения 56
5.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 56
5.1.2 Анализ конкурентных технических решений 56
5.1.3 Технология QuaD 57
5.1.4 SWOT-анализ 59
5.2 Планирование научно-исследовательских работ 61
5.2.1 Структура работ в рамках научного исследования 61
5.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ 62
5.2.3 Разработка графика проведения научного исследования 63
5.4.2 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) 64
5.3 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной,
социальной и экономической эффективности исследования 67
6 Социальная ответственность 70
6.1 Производственная безопасность 70
6.2 Недостаточная освещённость рабочей зоны; отсутствие 71
6.3 Повышенный уровень шума 73
6.4 Повышенный уровень электромагнитных излучений; повышенная напряжённость
электрического поля 74
6.5 Повышенная или пониженная влажность воздуха 76
6.6 Электрический ток (источник: ПК) 77
6.7 Экологическая безопасность 78
6.8 Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Пожарная безопасность 78
6.9 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 80
6.9.1 Организационные мероприятия обеспечения безопасности 80
6.9.2 Особенности законодательного регулирования проектных решений 81
Заключение 82
Список публикаций 84
Список использованной литературы 85
Приложение А 87
Приложение Б 88

Купить

В настоящее время сложные сигналы широко применяются в радиолокации, навигации и связи, акустике и ряде других направлений, связанных, прежде всего, с передачей информации в дисперсионных средах. Особое место занимает использование сложных сигналов в геофизике при изучении строения земной толщи.
Сейсмическая разведка является одним из важнейших видов геофизической разведки. Она представляет собой совокупность методов исследования геологического строения земной коры, основанных на изучении распространения в ней упругих волн, возбуждаемых искусственным путем. Вызванные взрывом или ударом упругие волны распространяются во все стороны от источника возбуждения и проникают в толщу коры на большую глубину. Здесь они претерпевают преломление и отражение и частично возвращаются к поверхности земли, где создаваемые ими колебания регистрируются специальной аппаратурой. Измеряя время распространения волн, и исследуя характер колебаний почвы, можно определить глубину залегания и форму тех геологических границ, на которых произошло преломление или отражение волны, а также составить суждение о составе пород, через которые прошла волна. Сейсморазведка позволяет с высокой точностью определять углы наклона слоев осадочной толщи даже при большой глубине их залегания. Поэтому сейсмические методы особенно широко используют при решении структурно-геологических задач, особенно при поисках месторождений нефти и газа.
Основным методом сейсморазведки является метод отраженных волн (МОВ). МОВ основан на изучении упругих волн, отраженных от поверхности раздела двух геологических пластов. Определяя времена пробега одной и той же волны от точки взрыва до нескольких точек наблюдения можно вычислить скорость волны, а, следовательно, и определить положение границы, на которой произошло отражение.
Решение сложнейших задач, связанных с высокоточным определением временного положения границ стало возможным благодаря применению современных информационных технологий и математических методов обработки сейсмической информации, базирующихся на извлечении полезной информации из динамических параметров сейсмических сигналов. Поэтому построение адекватных математических моделей сейсмических сигналов и спектральный анализ волновых сейсмических полей являются важным инструментом для построения эффективных алгоритмов определения временного положения отражающих границ и проведения вычислительного эксперимента. При этом, не следует забывать, что все сейсмические сигналы относятся к сложным, не гармоническим колебаниям.
Целью данной работы является разработка и исследование алгоритмов определения временного положения сложных сигналов на основе их спектральных представлений. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- провести анализ информационных свойств сложных сигналов и их применение для определения временного положения отражающих границ при проведении сейсмических наблюдений;
- изучить особенности представления сложных сигналов в частотной и частотно-временной областях на основе дискретного преобразования Фурье (ДПФ) и дискретного вейвлет-преобразования (ДВП).
- построить математическую модель волнового сейсмического поля.
- разработать и и реализовать в математическом пакете MATLAB алгоритм определения временного положения сложных сигналов на основе ДПФ и ДВП.
- исследовать разработанные алгоритмы на сформированной модели путем вычислительного эксперимента.
1 Сложные сигналы и их применение в сейсморазведке
Сложные сигналы нашли широкое применение в сейсморазведке для решения многих задач, в том числе для построения структуры и глубины залегания отражающих границ раздела геологических сред. В этом случае решается задача определения временного положения сложных сигналов при их распространении в дисперсионных средах, где форма сигнала существенно изменяется. Рассмотрим особенности сейсмических сигналов.

Купить