CN103364823B - 震动源实时定位与分析系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种震动源实时定位与分析系统，为解决现有技术不能获得精确丰富的震动信息的问题，其由野外震动数据采集网络和室内数据分析系统两大部分组成；其中野外震动数据采集网络由三部分组成：室外震动监控站FMU、室内数据回收单元IDCU和定位服务器LS；所述室外震动监控站是整个系统的最前端，负责采集震动数据，并实时将数据发送至室内的数据回收单元；所述室内数据回收单元负责接收所有野外震动监控站采集的震动数据并向上传递给定位服务器进行位置解算；所述定位服务器负责从室内数据回收单元上传的各震动监控站震动数据出发，快速解算出震动发生的位置及震动能量大小。其具有设备成本低，高精度、高灵敏度、能获得精确丰富的震动信息，能快速的判断震动的位置及强度等信息的优点。

Description

震动源实时定位与分析系统

技术领域

本发明涉及地震定位技术，特别是涉及一种震动源实时定位与分析系统。

技术背景

目前普通的震动监测器或监测仪均具有一定震动监测能力，其基本结构包括震动传感器、模数转换及控制电路等。这种震动监控仪器可使用在ATM机、墙体、保险柜、库房门窗、机动车等多种设备或场合，用于被监测目标的防盗或防止损害等。同时，目前的国内外市场上，也存在所谓的“振动(震动)监测系统”类型的产品，其特点往往是将上面所述的震动监测器进行组合使用，实现多通道监测，这种监测系统可直接反应并记录下监控点处传感器接收到的震动波波形，对于震动点详细位置及震动强弱等信息大多未做深入的处理和分析。

在天然地震学中，为了监测和预报地震的发生，使用很多先进的地震仪设备来探测来自地球内部的震动信号。这些探测仪器具有很高的灵敏度，布设在深井等低噪声环境中的地震仪可以探测到极微小的地震或远震的发生。地震观测的工作中使用地震计和地震仪具有以下特点：高精度、高信噪比、动态范围大、频带宽、观测周期长。大量具有此类仪器地震台构成地震台阵或地震台网，同时，一整套先进的数据传输和计算方法最终完成关于地震震源参数(震中位置，震源深度等)及震级的测定工作。上述仪器成本高，且对使用环境要求苛刻，台站建造工程量大，整个系统的运作需要大量的人力物力，对于一些普通的震动定位的工作不太适用。

近年来，随着计算机技术、数字技术与互联网传输技术的长足发展，用于工程、石油及其它地质及矿产勘探的勘探数字地震仪技术得到了突飞猛进的进步。各种有线、无线和无缆地震仪产品层出不穷。它们的特点是：仪器精度高，先进的24位以上的AD转换保证了数字信号的精度和动态范围；带道能力强，使用了百兆甚至千兆的网络传输的遥测地震仪系统可以具有10万道甚至更高的实时带道能力；野外设备功耗低，稳定性好，能适应复杂的地理及气候环境。在这种地震仪的基础上，进一步提高震动传感器的灵敏度和抗噪声能力，可以很好的采集到地面或地下产生的震动信号。

总之，在以上所述的技术背景基础上，如何将众多的监控器通过网络技术组合使用，并采取先进科学的观测处理方法，获得精确丰富的震动信息，把震动监测使用到更广泛的领域是个非常有意义的研究课题。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种能获得精确丰富的震动信息的震动源实时定位与分析系统。

为实现上述目的，本发明震动源实时定位与分析系统由野外震动数据采集网络和室内数据分析系统两大部分组成；其中野外震动数据采集网络由三部分组成：室外震动监控站FMU(FieldMonitoringUnit)、室内数据回收单元IDCU(IndoorDataCollectionUnit)和定位服务器LS(LocationServer)；更确切地说：其是一种中小区域内的震动源实时定位与分析系统，硬件由三部分组成：室外震动监控站、室内数据回收单元和定位服务器。如图1所示。

所述室外震动监控站是整个系统的最前端，负责采集震动数据，并实时将数据发送至室内的数据回收单元，是整个系统的最前端；所述室内数据回收单元负责接收所有野外震动监控站采集的震动数据并向上传递给定位服务器进行位置解算；所述定位服务器负责从室内数据回收单元上传的各震动监控站震动数据出发，(依据特定的算法与计算程序)快速解算出震动发生的位置及震动能量大小。

当被监控区域内发生了具有一定强度的震动后，本发明系统可以快速的判断震动的位置及强度等信息，具有设备成本低，精度高、高灵敏度，能够完成实时和准确的震动位置和强度的分析的优点。本发明系统可用于：机场、军事目标及其它区域的弹着点、炸点位置及损害度监控，煤炭、石油、天然气及其它矿产、矿山等在勘探、开发过程中的震动监控监测，滑坡、泥石流等地质灾害的监测，水库、水坝、电厂电站等设施区域内的地震地质活动监测，地球内部结构调查等方面，本系统可长时间检测人工或天然地震信号、将其转换成数字信号，分析该信号可以获得关于震动位置和强度的信息。具有能获得精确丰富的震动信息的优点。

作为优化，所述室外震动监控站由采集模块AM(AcquisitionModule)、检波器(更确切是：动圈检波器或MEMS传感器)、控制模块CM(ControlModule)、电源模块PM(PowerModule)和GPS模块等共同组成；如图2所示。

其中：检波器Sensor用于采集震动信号，采集模块AM通过专用接口连接检波器Sensor；控制模块使用ARM芯片作CPU，使得每个监控站成为一个网络节点，顺利实现室外震动监控站，室内数据回收单元与定位服务器之间的同步和数据回传工作；电源模块负责协调远端供电、外接直流供电和内置锂电池供电三种供电方式，给监控站中其他模块提供合适的工作电压。多种供电模式使得监控站的使用更加灵活，同时可以保证在供电的可靠性；GPS模块提供位置与授时信息。即野外监控站可以通过内部的GPS模块提供位置与时间信息。GPS授时也提高了整个系统时间同步性。

控制模块内使用具有1588协议的ARM作CPU，使得每个监控站成为一个网络节点，顺利实现监控站，数据回收单元与服务器之前的同步和数据回传工作。

作为优化，所述室外震动监控站为单分量监控站或者三分量监控站：其中。三分量监控站通过连接三分量检波器采集空间三维分量上的震动数据，并通过三个信道处理并向上传输震动数据。三分量的震动数据有助于更精确地确定震动位置等信息。野外震动监控站的布设数量根据需要确定，使用最少4个监控站就可以完成区域内的震动定位工作，增加监控站数量可以提高定位精度。

所述定位服务器的硬件是普通PC机或者是服务器或者是工作站或者是其他具有网络功能及一定计算能力的任意硬件类型的计算机。

作为优化，所述室内数据回收单元是一个具有ARM芯片的网络节点，由高速交换模块SM、控制模块CM、电源模块PM和GPS模块等组成；其对于野外监控站的网络连接使用专属的网络接口和传输方式，以保证其高效性和稳定性；同时，对于服务器方向，数据回收单元上传数据时使用通用的网络连接和传输方式，以保证整个网络的通用性，可移植性，使得具有网络功能的任意硬件类型的计算机在安装了本系统的软件平台后都可以作为定位服务器使用。如图3所示。

作为优化，所述野外震动监控站和室内数据回收单元通过局域网传输震动采样数据和各种控制指令。更确切地是：所述野外震动监控站之间及所述野外震动监控站与室内数据回收单元通过局域网传输震动采样数据和各种控制指令；

物理层的网络连接根据本监控系统的用途及使用环境可以选择使用无线连接和有线连接两种方式。有线的网络连接根据所需传输距离不同，传输速率不同及是否需要远端供电可选择使用4芯同轴电缆、双绞线或光纤进行网络连接。当系统工作环境不适合或不能使用上述的有线方式进行网络连接时，各野外监控站及监控站与数据回收单元之间使用WiFi进行无线网络连接。

更具体是：每个野外监控站和室内数据回收单元中均使用了WiFi模块，可以实现无线网络连接。同时，野外监控站也可以通过四芯同轴电缆连接，构成一条采集链，连接到室内数据回收单元上。这种有线的连接稳定可靠，同时还可以通过电缆实现对监控站的远端供电。当监控区域的环境不适合使用有线连接时，无线WiFi网络可以实现震动数据的回传。

作为优化，所述定位服务器首先使用传统的多站直达P波走时定位法初定震动位置；初定位后随即使用多种方法进行位置修定，以获得更高精度的震动位置信息；震动位置修定的核心是三维地震波走时的迭代反演，同时以折射波的定位信息作为约束条件，当野外监控站为三分量时，多波走时和极化分析方法的定位信息都可以作为迭代反演的初始模型或约束条件。此定位服务器在使用传统的体波走时定位法进行初定位后，再使用先进的三维地震波走时迭代反演方法，可以大大提高震动定位的准确性。此定位服务器使用了先进的算法，可以保证震动位置解算的精度和速度。同时，最少只需四个监控站的数据，服务器就可以完成定位工作，避免铺设大规模的复杂的监控网络，节省了硬件成本。

作为优化，所述定位服务器上预置了有关监控区域的三维弹性波速度模型；该模型是通过前期的人工地震勘探并结合已知的地质资料或其他勘探方法建立起来的。与传统震源地位方法使用单一平均地壳速度不同，较高精度的速度模型使得在小区域内通过地震波走时反演获得精确的震源位置成为可能。

作为优化，所述定位服务器除确定震动平面位置及地下深度外还可以根据其所获取的地震波信号振幅强弱，依据一定的计算方法，对震动点震动能量大小进行等级评定；服务器最终以图形界面的方式给定在监控区域的直角坐标系统中某位置处某强度大小的震动发生提示。

作为优化，所述定位服务器中的定位系统是一个具有交互性的软件平台：用户可以根据监控区域的环境及所使用的监控站等设备的特点对位置解算及能量评定的计算过程进行合理的配置：包括初定位使用的波型，迭代反演时参与走时计算的波型等等；此外，定位系统还具有一定程度的干扰识别能力，监控区域内真实发生了一定强度的地面或地下震动时，必然能被大部分的野外监控站的震动传感器所感知，当服务器中发现仅某个或及少数的野外监控站返回的数据中有震动波形时，极可能是噪声或人为碰触所致；系统根据用户配置选择对这种情形是否需要位置及能量解算。

作为优化，所述定位服务器可以对同一时刻或间隔较短的多点震动进行定位分析；当野外监控站的布设呈有规律的网格状分布时，同一时刻发生在不同网格点内的震动可以视为若干小的震动定位系统，分别进行位置解算。

采用上述技术方案后，本系统由野外震动数据采集系统和室内数据分析系统两大部分组成。本系统的硬件部分使用高精度震动数字采集设备，设备成本低，精度高，可以有效地完成震动数据采集工作。同时，室内的震动数据分析系统包括先进的计算机服务器和计算方法，可以完成实时和准确的震动位置和强度的分析。本发明系统是一种高精度、高灵敏度、能获得精确丰富的震动信息的震动源监控系统，用于监测和分析某区域内地表或地下的震动情况。本发明装置可用于军事、勘探和工程施工等众多领域。当被监控区域内发生了具有一定强度的震动后，本系统可以快速的判断震动的位置及强度等信息。

附图说明

图1是本发明震动源实时定位与分析系统的结构框图；

图2是本发明震动源实时定位与分析系统中野外监控站(FMU)的原理框图；

图3是本发明震动源实时定位与分析系统中室内数据回收单元(IDCU)的原理框图；

图4是本发明震动源实时定位与分析系统中监控系统的数值模拟示意图-震动信号在不同时间到达监控站；

图5是本发明震动源实时定位与分析系统监控系统的数值模拟示意图-监控站记录下不同的震动信号；

图6是本发明震动源实时定位与分析系统中定位服务器工作流程示意图；

图7是本发明震动源实时定位与分析系统的震动位置修定迭代反演流程示意图。

具体实施方式

如图所示，本发明震动源实时定位与分析系统由野外震动数据采集网络和室内数据分析系统两大部分组成；其中野外震动数据采集网络由三部分组成：室外震动监控站FMU、室内数据回收单元IDCU和定位服务器LS；

所述室外震动监控站是整个系统的最前端，负责采集震动数据，并实时将数据发送至室内的数据回收单元；所述室内数据回收单元负责接收所有野外震动监控站采集的震动数据并向上传递给定位服务器进行位置解算；所述定位服务器负责从室内数据回收单元上传的各震动监控站震动数据出发，快速解算出震动发生的位置及震动能量大小。所述野外震动监控站和室内数据回收单元通过局域网传输震动采样数据和各种控制指令；物理层的网络连接为可选择使用的无线连接或者有线连接：有线网络连接为4芯同轴电缆或者双绞线或者光纤进行网络连接；无线连接为WiFi无线网络连接。

所述室外震动监控站由采集模块AM、检波器Sensor、控制模块CM、电源模块PM和GPS模块等共同组成；其中：检波器Sensor用于采集震动信号，采集模块AM通过专用接口连接检波器Sensor；控制模块使用ARM芯片作CPU，使得每个监控站成为一个网络节点，顺利实现室外震动监控站，室内数据回收单元与定位服务器之间的同步和数据回传工作；电源模块负责协调远端供电、外接直流供电和内置锂电池供电三种供电方式，给监控站中其他模块提供合适的工作电压；GPS模块提供位置与授时信息。

所述室外震动监控站为单分量监控站或者三分量监控站：其中：三分量监控站通过连接三分量检波器采集空间三维分量上的震动数据，并通过三个信道处理并向上传输震动数据；

所述室内数据回收单元是一个具有ARM芯片的网络节点，由高速交换模块SM、控制模块CM、电源模块PM和GPS模块等组成；其对于野外监控站的网络连接使用专属的网络接口和传输方式；同时，对于服务器方向，数据回收单元上传数据时使用通用的网络连接和传输方式。

所述定位服务器的硬件是普通PC机或者是服务器或者是工作站或者是其他具有网络功能及一定计算能力的任意硬件类型的计算机。

所述定位服务器首先使用传统的多站直达P波走时定位法初定震动位置；初定位后随即使用多种方法进行位置修定，以获得更高精度的震动位置信息；震动位置修定的核心是三维地震波走时的迭代反演，同时以折射波的定位信息作为约束条件，当野外监控站为三分量时，多波走时和极化分析方法的定位信息都可以作为迭代反演的初始模型或约束条件。

所述定位服务器上预置了有关监控区域的三维弹性波速度模型；该模型是通过前期的人工地震勘探并结合已知的地质资料或其他勘探方法建立起来的。

所述定位服务器除确定震动平面位置及地下深度外还可以根据其所获取的地震波信号振幅强弱，对震动点震动能量大小进行等级评定；服务器最终以图形界面的方式给定在监控区域的直角坐标系统中某位置处某强度大小的震动发生提示。

所述定位服务器中的定位系统是一个具有交互性的软件平台：用户可以根据监控区域的环境及所使用的监控站等设备的特点对位置结算及能量评定的计算过程进行合理的配置：包括初定位使用的波型，迭代反演时参与走时计算的波型等等；此外，定位系统还具有干扰识别能力：监控区域内真实发生了一定强度的地面或地下震动时，必然能被大部分的野外监控站的震动传感器所感知，当服务器中发现仅某个或及少数的野外监控站返回的数据中有震动波形时，极可能是噪声或人为碰触所致；系统根据用户配置选择对这种情形是否需要位置及能量解算。

所述定位服务器可以对同一时刻或间隔较短的多点震动进行定位分析；当野外监控站的布设呈有规律的网格状分布时，同一时刻发生在不同网格点内的震动可以视为若干小的震动定位系统，分别进行位置解算。

其中：

附图4是监控系统数值模拟-震动信号在不同时间到达监控站(a：0.02s，b：0.32s，c：0.62s，d：0.86s，e：0.95s，f：1.13s)。

附图5是监控系统数值模拟-监控站记录下不同的震动信号。

附图6示意的定位服务器工作流程是各监控站数据与真震动定义进行比对，如果是真震动则通过波型选择进行波型判定和走时提取，下一步根据初定位定义进行定义，下一步根据反演定位定义进行位置修定，最后一步依据震动能量刻度进行能量评定后从终端输出。

其工作方式是：系统加电启动后，野外监控站通过震动传感器(检波器)采集并回传震动信号，无震动发生时采集到的是很弱的噪声信号。监控区域内的某点处发生了一定强度的震动后，震动信号会以地震波的形式向四周传播，由于各监控站与震动点距离不同，震动信号会在不同时间先后到达监控站，各监控站在不同时间记录下震动信号。图4和图5是对监控系统的一个二维数值模拟实验，在1000m×1000m的区域内某点处发生震动，震动信号以800m/s的速度向四周传播，在水平方向上，到达①、②、③、④、⑤号监控站的时间分别为震动发生后的1.13s、0.95s、0.32s、0.86s和0.62s，如图4所示，5个站记录下的震动信号如5所示。本系统正是从这个基本现象出发，进行震动点位置的初定位计算的。

震动数据由室内数据回收单元实时进入到室内定位服务器后，进行定位计算，服务器处理流程见附图6。服务器对实时震动数据进行判断，按用户根据该区域环境等制定的判断规则如果判定该时间段内有震动发生，即启动位置解算流程，整个流程包括走时提取、初定位、位置修定及能量评定等，最终以图形或数字方式在终端输出震动位置及能量信息。

首先介绍初定位原理。震动位置解算即求取四个震源参数的过程，参数包括空间坐标x，y，z和震动时刻T(当震动位置多为地表时，可做二维近似处理，深度z为0)。在本系统中，定位计算分两步进行，即初定和修定。初定震动位置时，首先根据区域内各野外震动监控站提供的P波直达波到时，列出关于各监控站坐标，走时的关系方程组，然后将该将走时方程组线性化，求解四个位置参数。系统布设完成后首先建立关于监控区域的直角坐标系统，给定每个野外监控站各自的坐标值。假设某次震动发生后，收到P波直达波震动信号的野外监控站有n个(n＞＝4)。其中任一监控站的坐标为(x_i，y_i)，相应的直达波到时为Ti。设震动点坐标为为：(x，y)，震源深度为z(二维近似时为0)，发震时刻为T。设监控区域P波平均传播速度为V，可以列出下列方程：

(x-x_i)²+(y-y_i)²+z²＝V²(T_i-T)²，i＝1，2，...n

上式为非线性方程组，为便于求解，首先将其线性化，变为线性方程组，上式展开得

x²-2x_ix+x_i ²+y²-2yy_i+y²+z²＝V²(T_i ²-2TT_i+T²)，

i＝1，2，...，n

将i＝2～n时的上述方程分别减去i＝1时可以消去深度参数Z，组成有n-1个线性方程式的方程组，如果n＞4，n-1＞3此时方程数多于未知数个数，构成超定方程组：

$(x_i-x_1)x+(y_i-y_1)y-V^2(T_i-T_1)T=[(x_i^2+y_i^2-V^2{T}_i^2)-(x_1^2+y_1^2-V^2{T}_1^2)]/2,$

i＝2，3，...，n

具体形式为：

$(x_2-x_1)x+(y_2-y_1)y-V^2(T_2-T_1)T=[(x_2^2+y_2^2-V^2{T}_2^2)-(x_1^2+y_1^2-V^2{T}_1^2)]/2,$

$(x_3-x_1)x+(y_3-y_1)y-V^2(T_3-T_1)T=[(x_3^2+y_3^2-V^2{T}_3^2)-(x_1^2+y_1^2-V^2{T}_1^2)]/2,$

$...$

$(x_n-x_1)x+(y_n-y_1)y-V^2(T_n-T_1)T=[(x_n^2+y_n^2-V^2{T}_n^2)-(x_1^2+y_1^2-V^2{T}_1^2)]/2$

表示为矩阵方程为：

Ax＝b

其中， $A=\left[\begin{array}{ccc}{x}_2-x_1& y_2-y_1& -V^2(T_2-T_1)\\ x_3-x_1& y_3-y_1& -V^2(T_3-T_1)\\ ...& ...& ...\\ ...& ...& ...\\ x_n-x_1& y_n-y_1& -V^2(T_n-T_1)\end{array}\right]$

$x=\left[\begin{array}{c}x\\ y\\ T\end{array}\right]$

$b=\left[\begin{array}{c}[(x_2^2+y_2^2-V^2{T}_2^2)-(x_1^2+y_1^2-V^2{T}_1^2)]/2\\ [(x_3^2+y_3^2-V^2{T}_3^2)-(x_1^2+y_1^2-V^2{T}_1^2)]/2\\ ...\\ ...\\ [(x_n^2+y_n^2-V^2{T}_n^2)-(x_1^2+y_1^2-V^2{T}_1^2)]/2\end{array}\right]$

以上矩阵方程的解为： $x=A_L^{-1}b={\left(A^{T}A\right)}^{-1}{A}^{T}b$

由此可以算出震源位置：x＝(x，y，T)^T，将x，y，T带入任一方程可求解震源深度z。至此，我们完成了震动位置初定的工作，得出了一组关于震动位置及震动时间的完整参数(x，y，z，T)。

以上初定位的方法在理论是正确的，使用该方法准确定位的前提条件包括：

a)具有准确并且恒定的P波波速V

b)可以准确获得各监控站直达P波到时Ti

在实际应用中，以上所述的前提条件是很难满足的。首先，监控区域内，无论是横向还是纵向，地震波速度都是变化的，监控区域内实际上是个复杂的三维速度场。在天然地震学中由于地震的震源位置发生在十几甚至几十公里的深处，且往往地震台站距离震中位置也有很远的距离，此时使用P波地壳平均速度计算引起的误差不大，而在本系统中，震动点和监控点相对距离较近，此时，微小的速度误差都严重影响定位的精度。其次，由于监控区域内可能存在的复杂地质情况及震动位置、深度及震动类型的多种情况，监控站接收的震动信号其波型必然是复杂多样的，区分各种波型并准确提取走时是一项复杂的工作。

位置修定是一个最优化反演的过程，本系统中使用遗传算法作为最优化反演方法。遗传算法是一种启发式的反演方法，属于全局最优化算法的范畴。与传统的穷举法不同，启发式反演方法可以大幅度降低运算次数，提高反演速度。遗传算法反演的基本过程是：从一组模型群体(待反演参数集)开始，按照“选择”、“交换”和“变异”三个基本步骤不断产生新的模型群体直至模型群体目标函数(或后验概率)的方差或标准偏差很小。遗传算法可以控制在模型群体空间内大范围跳跃式搜索，既可以提高效率又可以避免落入局部极值的陷阱。反演方法确定后，首先要建立目标函数。目标函数设计为多种波型计算走时与观测走时的总平方差。即：F(x，y，z，T)＝F_D(x，y，z，T)+F_Z(x，y，z，T)+...+F_R(x，y，z，T)其中，F_D，F_Z，F_R代表目标函数的直达波，折射波及反射波等项。由于监控区域环境及震动类型不同，不同波型的震动信号具有多变的信号特征，在目标函数设计时，并非使用的信号类型越多越好，而应选取信号强度大，走时准确的波型参与计算。目标函数中，不同波型的各项具体形式为： $F(x,y,z,T)=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\left|\right|T_i-{T^{\′}}_i(x,y,z,T)\left|\right|,$ 其中Ti和T’i分别代表该波型的正演走时和实测走时。目标函数确立后，需要给定模型的搜索空间、搜索步长、收敛阀值及迭代次数等，最终可以通过对目标函数F的最小平方化，确立一组符合既定条件的震源参数组(x，y，z，T)。

Claims (8)

1.一种震动源实时定位与分析系统，其特征在于由野外震动数据采集网络和室内数据分析系统两大部分组成；其中野外震动数据采集网络由三部分组成：室外震动监控站、室内数据回收单元和定位服务器；

所述室外震动监控站是整个震动源实时定位与分析系统的最前端，负责采集震动数据，并实时将数据发送至室内的数据回收单元；所述室内数据回收单元负责接收所有室外震动监控站采集的震动数据并向上传递给定位服务器进行位置解算；所述定位服务器负责从室内数据回收单元上传的各室外震动监控站震动数据出发，快速解算出震动发生的位置及震动能量大小；

所述室外震动监控站由采集模块、检波器、控制模块、电源模块和GPS模块共同组成；

其中：检波器用于采集震动信号，采集模块通过专用接口连接检波器；电源模块负责协调远端供电、外接直流供电和内置锂电池供电三种供电方式，给室外震动监控站中其他模块提供合适的工作电压；GPS模块提供位置与授时信息；控制模块内使用具有1588协议的ARM作CPU，使得每个室外震动监控站成为一个网络节点，顺利实现室外震动监控站，数据回收单元与定位服务器之间的同步和数据回传工作；

所述定位服务器可以对同一时刻或间隔较短的多点震动进行定位分析；当室外震动监控站的布设呈有规律的网格状分布时，同一时刻发生在不同网格点内的震动可以视为若干小的震动定位系统，分别进行位置解算。

2.根据权利要求1所述震动源实时定位与分析系统，其特征在于所述室外震动监控站为单分量监控站或者三分量监控站：其中：三分量监控站通过连接三分量检波器采集空间三维分量上的震动数据，并通过三个信道处理并向上传输震动数据；

所述定位服务器的硬件是普通PC机或者是服务器或者是工作站或者是其他具有网络功能及一定计算能力的任意硬件类型的计算机。

3.根据权利要求1所述震动源实时定位与分析系统，其特征在于所述室内数据回收单元是一个具有ARM芯片的网络节点，由高速交换模块、控制模块、电源模块和GPS模块组成；其对于室外震动监控站的网络连接使用专属的网络接口和传输方式；同时，定位服务器方向，数据回收单元上传数据时使用通用的网络连接和传输方式。

4.根据权利要求1所述震动源实时定位与分析系统，其特征在于所述室外震动监控站和室内数据回收单元通过局域网传输震动采样数据和各种控制指令；

物理层的网络连接为可选择使用的无线连接或者有线连接：有线网络连接为4芯同轴电缆或者双绞线或者光纤进行网络连接；无线连接为WiFi无线网络连接。

5.根据权利要求1或者2或者3或者4所述震动源实时定位与分析系统，其特征在于所述定位服务器首先使用传统的多站直达P波走时定位法初定震动位置；初定位后随即使用多种方法进行位置修定，以获得更高精度的震动位置信息；震动位置修定的核心是三维地震波走时的迭代反演，同时以折射波的定位信息作为约束条件，当室外震动监控站为三分量监控站时，多波走时和极化分析方法的定位信息都可以作为迭代反演的初始模型或约束条件。

6.根据权利要求1或者2或者3或者4所述震动源实时定位与分析系统，其特征在于所述定位服务器上预置了有关监控区域的三维弹性波速度模型；该模型是通过前期的人工地震勘探并结合已知的地质资料或其他勘探方法建立起来的。

7.根据权利要求1或者2或者3或者4所述震动源实时定位与分析系统，其特征在于所述定位服务器除确定震动平面位置及地下深度外还可以根据其所获取的地震波信号振幅强弱，对震动点震动能量大小进行等级评定；定位服务器最终以图形界面的方式给定在监控区域的直角坐标系统中某位置处某强度大小的震动发生提示。

8.根据权利要求1或者2或者3或者4所述震动源实时定位与分析系统，其特征在于所述定位服务器中的定位系统是一个具有交互性的软件平台：用户可以根据监控区域的环境及所使用的室外震动监控站设备的特点对位置解算及能量评定的计算过程进行合理的配置：包括初定位使用的波型，迭代反演时参与走时计算的波型；此外，定位系统还具有干扰识别能力：监控区域内真实发生了一定强度的地面或地下震动时，必然能被大部分的室外震动监控站的震动传感器所感知，当定位服务器中发现仅某个或极少数的室外震动监控站返回的数据中有震动波形时，极可能噪声或人为碰触所致；震动源实时定位与分析系统根据用户配置选择对这种情形是否需要位置及能量解算。