CN114895353A - 井地一体微震监测系统监测单元采集数据授时对齐方法 - Google Patents

井地一体微震监测系统监测单元采集数据授时对齐方法 Download PDF

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CN114895353A CN202210586305.XA CN202210586305A CN114895353A CN 114895353 A CN114895353 A CN 114895353A CN 202210586305 A CN202210586305 A CN 202210586305A CN 114895353 A CN114895353 A CN 114895353A
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Abstract

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。

Description

井地一体微震监测系统监测单元采集数据授时对齐方法
技术领域
本发明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，属于煤矿安全技术领域。
背景技术
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。
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。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明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。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：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：
(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。
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fs和fu；所取的矿震波形数据一和矿震波形数据二分别为
Figure BDA0003666080600000021
和
Figure BDA0003666080600000022
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，
Figure BDA0003666080600000023
的部分采样点
Figure BDA0003666080600000024
上的时间戳形成GPS授时序列为
Figure BDA0003666080600000025
indexs为在
Figure BDA0003666080600000026
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；
Figure BDA0003666080600000027
的部分采样点
Figure BDA0003666080600000028
上的时间戳形成的GPS授时序列为
Figure BDA0003666080600000029
indexu为在
Figure BDA00036660806000000210
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。
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：
201)分别计算GPS授时序列
Figure BDA0003666080600000031
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：
Figure BDA0003666080600000032
采样点数：
Figure BDA0003666080600000033
202)利用时间差和采样点数，采用公式：
Figure BDA0003666080600000034
等间距计算
Figure BDA0003666080600000035
上采样点
Figure BDA0003666080600000036
之后第k个点的采样时刻，直至计算至采样点
Figure BDA0003666080600000037
停止计算；
采用公式：
Figure BDA0003666080600000038
等间距计算
Figure BDA0003666080600000039
上采样点
Figure BDA00036660806000000310
之后第k个点的采样时刻，直至计算至采样点
Figure BDA00036660806000000311
停止计算；
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。
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：
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
Figure BDA00036660806000000312
和
Figure BDA00036660806000000313
为：
Figure BDA00036660806000000314
Figure BDA00036660806000000315
302)采用算式
Figure BDA0003666080600000041
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
Figure BDA0003666080600000042
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；
采用算式
Figure BDA0003666080600000043
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
Figure BDA0003666080600000044
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。
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
Figure BDA0003666080600000045
对应的采样时刻为
Figure BDA0003666080600000046
补齐后
Figure BDA0003666080600000047
对应的采样时刻为
Figure BDA0003666080600000048
对采样时刻进行重新取样的步骤为：
401)分别找到采样时刻
Figure BDA0003666080600000049
和
Figure BDA00036660806000000410
的最小值
Figure BDA00036660806000000411
和最大值
Figure BDA00036660806000000412
402)确定重新取样后采样时刻
Figure BDA00036660806000000413
的起始值
Figure BDA00036660806000000414
Figure BDA00036660806000000415
结束值
Figure BDA00036660806000000416
采样时刻
Figure BDA00036660806000000417
Figure BDA00036660806000000418
的起始值
Figure BDA00036660806000000419
结束值
Figure BDA00036660806000000420
Figure BDA00036660806000000421
式中mod为取模运算；
403)确定重新取样后的
Figure BDA00036660806000000422
为
Figure BDA00036660806000000423
其中，
Figure BDA00036660806000000424
重新取样后的
Figure BDA00036660806000000425
为：
Figure BDA0003666080600000051
其中，
Figure BDA0003666080600000052
进一步地，所述步骤(5)中，根据采样时刻
Figure BDA0003666080600000053
和
Figure BDA0003666080600000054
Figure BDA0003666080600000055
计算对应矿震波形数据的步骤为：
501)找到满足
Figure BDA0003666080600000056
(k＝1,2,...,z,index＝1,2,...,z-1,z＝l或p,x＝u或s)的下标位置index；
502)利用下标位置index，采用线性插值公式
Figure BDA0003666080600000057
计算得到波形数据
Figure BDA0003666080600000058
(k＝1,2,...,z,index＝1,2,...,z-1,z＝l或p,x＝u或s)。
本发明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授时时间戳内未打时间戳的采样点的采样时刻，通过统计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的采样时刻；在获得所有采样点上的采样时刻后，按照统一固定采样频率对采样时刻进行重新取样，之后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。本发明解决了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GPS授时波形数据之间无法对齐和同步的问题，有效提高了后续矿震震源参数求解精度，保证了矿震定位和能量求解的准确性，提升了微震监测精度。另外，本发明适用范围广，且易于电脑编程。
附图说明
图1是本发明的工作流程图；
图2是实施例中地面监测单元监测的矿震波形数据和GPS时间戳信息；
图3是实施例中井下监测单元监测的矿震波形数据和GPS时间戳信息；
图4是实施例中对地面监测单元补齐后的所有采样点采样时刻；
图5是实施例中对井下监测单元补齐后的所有采样点采样时刻；
图6是实施例中井下和地面监测单元监测波形授时对齐后，以时间为横轴、幅值为纵轴的波形图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，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：
(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。
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fs和fu；所取的矿震波形数据一和矿震波形数据二分别为
Figure BDA0003666080600000061
和
Figure BDA0003666080600000062
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，
Figure BDA0003666080600000071
的部分采样点
Figure BDA0003666080600000072
上的时间戳形成GPS授时序列为
Figure BDA0003666080600000073
indexs为在
Figure BDA0003666080600000074
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；
Figure BDA0003666080600000075
的部分采样点
Figure BDA0003666080600000076
上的时间戳形成的GPS授时序列为
Figure BDA0003666080600000077
indexu为在
Figure BDA0003666080600000078
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。
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：
201)分别计算GPS授时序列
Figure BDA0003666080600000079
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：
Figure BDA00036660806000000710
采样点数：
Figure BDA00036660806000000711
02)利用时间差和采样点数，采用公式：
Figure BDA00036660806000000712
等间距计算
Figure BDA00036660806000000713
上采样点
Figure BDA00036660806000000714
之后第k个点的采样时刻，直至计算至采样点
Figure BDA00036660806000000715
停止计算；
采用公式：
Figure BDA00036660806000000716
等间距计算
Figure BDA00036660806000000717
上采样点
Figure BDA00036660806000000718
之后第k个点的采样时刻，直至计算至采样点
Figure BDA00036660806000000719
停止计算；
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。
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：
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
Figure BDA0003666080600000081
和
Figure BDA0003666080600000082
为：
Figure BDA0003666080600000083
Figure BDA0003666080600000084
302)采用算式
Figure BDA0003666080600000085
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
Figure BDA0003666080600000086
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；
采用算式
Figure BDA0003666080600000087
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
Figure BDA0003666080600000088
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。
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
Figure BDA0003666080600000089
对应的采样时刻为
Figure BDA00036660806000000810
补齐后
Figure BDA00036660806000000811
对应的采样时刻为
Figure BDA00036660806000000812
对采样时刻进行重新取样的步骤为：
401)分别找到采样时刻
Figure BDA00036660806000000813
和
Figure BDA00036660806000000814
的最小值
Figure BDA00036660806000000815
和最大值
Figure BDA00036660806000000816
402)确定重新取样后采样时刻
Figure BDA0003666080600000091
的起始值
Figure BDA0003666080600000092
Figure BDA0003666080600000093
结束值
Figure BDA0003666080600000094
采样时刻
Figure BDA0003666080600000095
的起始值
Figure BDA0003666080600000096
结束值
Figure BDA0003666080600000097
式中mod为取模运算；
403)确定重新取样后的
Figure BDA0003666080600000098
为
Figure BDA0003666080600000099
其中，
Figure BDA00036660806000000910
重新取样后的
Figure BDA00036660806000000911
为
Figure BDA00036660806000000912
其中，
Figure BDA00036660806000000913
进一步地，所述步骤(5)中，根据采样时刻
Figure BDA00036660806000000914
和
Figure BDA00036660806000000915
计算对应矿震波形数据的步骤为：
501)找到满足
Figure BDA00036660806000000916
(k＝1,2,...z,index＝1,2,...z-1,z＝l或p,x＝u或s)的下标位置index；
502)利用下标位置index，采用线性插值公式
Figure BDA00036660806000000917
计算得到波形数据
Figure BDA00036660806000000918
(k＝1,2,...z,index＝1,2,...z-1,z＝l或p,x＝u或s)。
实施例：
(1)如图2所示，取井地一体微震监测系统地面无线监测单元以采样频率fs＝500Hz采集的带有GPS授时时间戳的矿震波形数据
Figure BDA00036660806000000919
其中，
Figure BDA00036660806000000920
的某些采样点
Figure BDA00036660806000000921
上的时间戳形成的序列为
Figure BDA0003666080600000101
如图3所示，取井地一体微震监测系统井下有线监测单元以采样频率fu＝500Hz采集的带有GPS授时时间戳的矿震波形数据
Figure BDA0003666080600000102
Figure BDA0003666080600000103
的某些采样点
Figure BDA0003666080600000104
上的时间戳形成的序列为
Figure BDA0003666080600000105
(2)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)计算波形数据
Figure BDA0003666080600000106
的GPS授时
Figure BDA0003666080600000107
相邻时间戳的差值
Figure BDA0003666080600000108
秒，其内包含的采样点数为
Figure BDA0003666080600000109
计算波形数据
Figure BDA00036660806000001010
的GPS授时
Figure BDA00036660806000001011
相邻时间戳的差值
Figure BDA00036660806000001012
Figure BDA00036660806000001013
秒，其内包含的采样点数为
Figure BDA00036660806000001014
65；
202)利用时间差和采样点数，采用式
Figure BDA00036660806000001015
等间距计算
Figure BDA00036660806000001016
上采样点
Figure BDA00036660806000001017
之后第k个点的采样时刻，直至计算至采样点
Figure BDA00036660806000001018
采用式
Figure BDA00036660806000001019
等间距计算
Figure BDA00036660806000001020
上采样点
Figure BDA00036660806000001021
之后第k个点的采样时刻，直至计算至采样点
Figure BDA00036660806000001022
203)重复步骤201)和202)，直至补齐两段波形数据中所有相邻GPS授时时间戳内未打时间戳的采样点的采样时刻。
(3)等间距补齐波形数据
Figure BDA00036660806000001023
和
Figure BDA00036660806000001024
中首、尾GPS授时时间戳之外的采样点的采样时刻的步骤为：
301)分别计算波形数据
Figure BDA00036660806000001025
和
Figure BDA00036660806000001026
的平均采样频率
Figure BDA00036660806000001027
和
Figure BDA00036660806000001028
为：
Figure BDA0003666080600000111
Figure BDA0003666080600000112
302)采用式
Figure BDA0003666080600000113
等间距补齐地面无线监测波形数据
Figure BDA0003666080600000114
首个GPS授时时间戳之前第k个采样点的采样时刻，直至波形数据的第1个采样点；采用式
Figure BDA0003666080600000115
等间距补齐地面无线监测波形数据
Figure BDA0003666080600000116
最后一个GPS授时时间戳之后第k个采样点的采样时刻，直至波形数据的最后1个采样点；采用式
Figure BDA0003666080600000117
等间距补齐井下有线监测波形数据
Figure BDA0003666080600000118
首个GPS授时时间戳之前第k个采样点的采样时刻，直至波形数据的第1个采样点；采用式
Figure BDA0003666080600000119
等间距补齐井下有线监测波形数据
Figure BDA00036660806000001110
最后一个GPS授时时间戳之后第k个采样点的采样时刻，直至波形数据的最后1个采样点。
(4)如图4和图5所示，利用步骤(2)和步骤(3)得到补齐后所有采样点上的采样时刻
Figure BDA00036660806000001111
和
Figure BDA00036660806000001112
按照统一固定采样频率f＝500Hz对采样时刻进行重新取样的步骤为：
401)找到采样时刻
Figure BDA00036660806000001113
的最小值
Figure BDA00036660806000001114
和最大值
Figure BDA00036660806000001115
找到采样时刻
Figure BDA00036660806000001116
的最小值
Figure BDA00036660806000001117
和最大值
Figure BDA00036660806000001118
402)确定重新取样后采样时刻
Figure BDA00036660806000001119
的起始值为：
Figure BDA00036660806000001120
结束值为：
Figure BDA00036660806000001121
采样时刻
Figure BDA00036660806000001122
的起始值为：
Figure BDA00036660806000001123
Figure BDA0003666080600000121
结束值为:
Figure BDA0003666080600000122
403)确定重新取样后的
Figure BDA0003666080600000123
为：
Figure BDA0003666080600000124
Figure BDA0003666080600000125
重新取样后的
Figure BDA0003666080600000126
为：
Figure BDA0003666080600000127
Figure BDA0003666080600000128
(5)采用线性插值公式计算步骤(4)中新采样时刻
Figure BDA0003666080600000129
和
Figure BDA00036660806000001210
计算对应波形数据进而对齐采样时刻的步骤为：
步骤501、找到满足
Figure BDA00036660806000001211
(k＝1,2,...,l或p,l＝6000,p＝6505,index＝1,2,...,5999,x＝u或s)的下标位置index；
步骤502、利用下标位置index，采用线性插值公式：
Figure BDA00036660806000001212
计算得到如图6所示的波形数据
Figure BDA00036660806000001213
(k＝1,2,...,l或p,l＝6000,p＝6505,x＝u或s)。

Claims (6)

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fs和fu；所取的矿震波形数据一和矿震波形数据二分别为
Figure FDA0003666080590000011
和
Figure FDA0003666080590000012
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，
Figure FDA0003666080590000013
的部分采样点
Figure FDA0003666080590000014
上的时间戳形成GPS授时序列为
Figure FDA0003666080590000015
indexs为在
Figure FDA0003666080590000016
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；
Figure FDA0003666080590000021
的部分采样点
Figure FDA0003666080590000022
上的时间戳形成的GPS授时序列为
Figure FDA0003666080590000023
indexu为在
Figure FDA0003666080590000024
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
Figure FDA0003666080590000025
Figure FDA0003666080590000026
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：
Figure FDA0003666080590000027
采样点数：
Figure FDA0003666080590000028
202)利用时间差和采样点数，采用公式：
Figure FDA0003666080590000029
等间距计算
Figure FDA00036660805900000210
上采样点
Figure FDA00036660805900000211
之后第k个点的采样时刻，直至计算至采样点
Figure FDA00036660805900000212
停止计算；
采用公式：
Figure FDA00036660805900000213
等间距计算
Figure FDA00036660805900000214
上采样点
Figure FDA00036660805900000215
之后第k个点的采样时刻，直至计算至采样点
Figure FDA00036660805900000216
停止计算；
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。
4.根据权利要求3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(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：
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
Figure FDA0003666080590000031
和
Figure FDA0003666080590000032
为：
Figure FDA0003666080590000033
Figure FDA0003666080590000034
302)采用算式
Figure FDA0003666080590000035
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
Figure FDA0003666080590000036
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；
采用算式
Figure FDA0003666080590000037
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
Figure FDA0003666080590000038
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。
5.根据权利要求4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(4)中，所述的采样频率统一设置为f，补齐后
Figure FDA0003666080590000039
对应的采样时刻为
Figure FDA00036660805900000310
补齐后
Figure FDA00036660805900000311
对应的采样时刻为
Figure FDA00036660805900000312
对采样时刻进行重新取样的步骤为：
401)分别找到采样时刻
Figure FDA00036660805900000313
和
Figure FDA00036660805900000314
的最小值
Figure FDA00036660805900000315
和最大值
Figure FDA00036660805900000316
402)确定重新取样后采样时刻
Figure FDA00036660805900000317
的起始值
Figure FDA00036660805900000318
Figure FDA00036660805900000319
结束值
Figure FDA00036660805900000320
采样时刻
Figure FDA00036660805900000321
Figure FDA0003666080590000041
的起始值
Figure FDA0003666080590000042
结束值
Figure FDA0003666080590000043
Figure FDA0003666080590000044
式中mod为取模运算；
403)确定重新取样后的
Figure FDA0003666080590000045
为
Figure FDA0003666080590000046
其中，
Figure FDA0003666080590000047
重新取样后的
Figure FDA0003666080590000048
为
Figure FDA0003666080590000049
其中，
Figure FDA00036660805900000410
6.根据权利要求5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(5)中，根据采样时刻
Figure FDA00036660805900000411
和
Figure FDA00036660805900000412
计算对应矿震波形数据的步骤为：
501)找到满足
Figure FDA00036660805900000413
(k＝1,2,...,z,index＝1,2,...,z-1,z＝l或p,x＝u或s)的下标位置index；
502)利用下标位置index，采用线性插值公式
Figure FDA00036660805900000414
计算得到波形数据
Figure FDA00036660805900000415
(k＝1,2,...,z,index＝1,2,...,z-1,z＝l或p,x＝u或s)。
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