核爆地震模式識別

前言

　　1996年9月聯(lián)合國通過《全面禁止核試驗條約》以后，核爆炸的監(jiān)測和識別就成為國際核查與反核查的主要內(nèi)容之一。《全面禁止核試驗條約》規(guī)定的核查方法有四種：地震、次聲、放射性核素和水聲測量。核查要解決的首要問題是確定震源的性質(zhì)，即對核爆炸（地下、水下和空中）和非核爆炸事件（天然地震、化學(xué)爆炸等）進(jìn)行識別。解決地下核爆炸識別問題的關(guān)鍵技術(shù)有兩類：一是設(shè)置盡可能合理的檢測臺陣；二是利用模式識別技術(shù)對測量信號進(jìn)行識別處理。然而，要解決偵測工程中的一系列目標(biāo)識別問題，關(guān)鍵是模式識別技術(shù)的應(yīng)用。因此，核爆地震模式識別的方法理論不僅有著廣泛的應(yīng)用前景，而且可以為其他偵察目標(biāo)識別提供思路與相應(yīng)的方法技術(shù)?！　∫酝暮吮卣鹉Ｊ阶R別主要采用兩類方法：一類是地球物理學(xué)的方法，即用震源深度、面波震級比等地球物理特征參數(shù)來進(jìn)行判別；另一類是用統(tǒng)計模式識別方法對地震波進(jìn)行自動解釋，即用復(fù)倒譜、頻率三次矩、譜比值等數(shù)學(xué)特征通過各種分類器來進(jìn)行識別。但是，識別結(jié)果尚不理想，以至地震學(xué)家得出這樣的結(jié)論：對于天然地震和地下核爆炸，看來并不存在一個理想的鑒別判據(jù)。　　我們從1989年開始，采用地球物理與信號處理及模式識別相結(jié)合的方法，即采用“灰箱”的方法對核爆炸模式識別中的關(guān)鍵問題展開了深入研究，具體表現(xiàn)在所提取的特征不完全是純數(shù)值特征，而是有一定的地球物理意義，或可以與地震學(xué)特征相類比。此外，與傳統(tǒng)的統(tǒng)計模式識別方法不同的地方是，我們在特征提取與選擇，分類器設(shè)計、訓(xùn)練與識別等環(huán)節(jié)中，引入了分形、混沌等非線性時間序列分析方法和模糊綜合評判、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、協(xié)同學(xué)等智能信號處理理論，以及小波分析、時頻分析、隨機(jī)過程等非平穩(wěn)信號處理方法。

內(nèi)容概要

　　《核爆地震模式識別》共分9章。第1章是緒論，主要對核爆地震監(jiān)測與識別，重點是核爆地震監(jiān)測的研究歷史和現(xiàn)狀進(jìn)行評述，介紹了核爆地震波區(qū)域特征及傳播、源特征研究和核爆地震識別技術(shù)。并且為了照顧非地震專業(yè)和非信號與信息處理專業(yè)的讀者（事實上，在核爆地震模式識別領(lǐng)域這兩方面的科技工作者都有）。

書籍目錄

第1章　緒論　1.1　核爆地震監(jiān)測　1.2　核爆地震監(jiān)測歷史、現(xiàn)狀與趨勢　1.3　核爆地震識別的傳統(tǒng)方法　1.4　地震波基礎(chǔ)知識　1.5　核爆地震數(shù)據(jù)集　參考文獻(xiàn)第2章　模式識別的基本理論　2.1　基本概念和方法　2.2　特征提取與選擇　2.3　分類器設(shè)計第3章　核爆地震信號分析與預(yù)處理　3.1　核爆地震信號的常規(guī)處理　3.2　核爆地震信號的分形與混沌分析　3.3　數(shù)據(jù)預(yù)處理第4章　核爆地震信號的特征提取與選擇第5章　核爆地震信號的傳統(tǒng)判別分析第6章　核爆地震信號的非線性判別分析第7章　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在核爆地震模式識別中的應(yīng)用第8章　協(xié)同神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與核爆地震模式識別第9章　核爆地震模式識別的模糊綜合評判附錄　名詞術(shù)語中英文對照后記

章節(jié)摘錄

　　在核爆地震的自動識別中，對地震信號初至點的自動檢測是核爆探測系統(tǒng)涉及的一個重要問題。核爆探測系統(tǒng)中的各類信號采集裝置在大部分時間里接收和采集的只是一些隨機(jī)噪聲信號。對于識別系統(tǒng)而言，地震記錄中的噪聲信號并沒有任何實際意義，核爆地震模式識別系統(tǒng)真正關(guān)心的是由各種事件（核爆或其他自然現(xiàn)象）產(chǎn)生出來的地震信號。如果不進(jìn)行初至點檢測，直接將地震信號送入后續(xù)模式識別系統(tǒng)，將給后續(xù)系統(tǒng)帶來很大負(fù)擔(dān)；同時，由于信號的特征提取過程對于信號的起始點位置比較敏感，為了保證特征提取的準(zhǔn)確一致性，信號的初至點檢測必須做到盡可能準(zhǔn)確。因此，在完成事件檢測之后，還要對初至點位置進(jìn)行檢測?！　?.常用的初至點檢測方法　　目前，對地震波初至點的分析主要有兩類方法：一類是人工判讀法，即由人從地震相圖上依靠經(jīng)驗直接判讀；另一類是計算機(jī)自動判讀法。　　人工判讀初至點有其固有的缺陷：一是判讀精度不高，不同的人判讀的初至點位置很可能不一樣，這對整個波群作波形分析和特征提取是有影響的；二是需要有豐富的判讀經(jīng)驗，因而它限制了對地震事件和核爆炸事件的進(jìn)一步研究?！　≡谟嬎銠C(jī)自動判讀法中，又可分為兩類。

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