本發(fā)明屬于核爆炸地震監(jiān)測領(lǐng)域，具體涉及一種針對特定地區(qū)的指向性聚束檢測方法，具體涉及特定地區(qū)核爆炸地震監(jiān)測中的地震臺陣監(jiān)測技術(shù)。

背景技術(shù)：
地震臺陣是國際監(jiān)測系統(tǒng)中主要的地震監(jiān)測設(shè)施，其是在與所觀測地震波波長相當?shù)目讖椒秶鷥?nèi)規(guī)則排列的一組地震計，通過對這組地震計的輸出信號進行各種組合分析，降低背景噪聲，突出有用地震波信號和獲取有關(guān)震源及地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息?，F(xiàn)有的地震數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)采取的臺陣信號處理方法主要是相干聚束方法，通過對臺陣各子臺進行相干聚束以提高信噪比，并在聚束通道上進行STA/LTA信號檢測，沒有考慮到信號在不同子臺記錄中的相關(guān)特性，不能充分發(fā)揮臺陣的效能；另外，由于需要做相干聚束，計算量大，耗費時間長。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種針對特定地區(qū)的指向性聚束檢測方法，解決了采用臺陣檢測特定地區(qū)核爆炸地震事件計算量大、耗費時間長的問題，進一步完善對于特定地區(qū)核爆炸事件的監(jiān)測能力。本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種針對特定地區(qū)的指向性聚束檢測方法，其特征在于：包括以下步驟：S1、選取一個合適的指向性聚束監(jiān)測臺陣；S2、計算特定地區(qū)相對步驟S1中確定的監(jiān)測臺陣的慢度向量，具體步驟如下：S2.1、讀取特定地區(qū)歷史核爆炸地震事件在該監(jiān)測臺陣各子臺上的信號記錄，去掉數(shù)據(jù)的線性趨勢項；S2.2、根據(jù)公式(5)對步驟S2.1得到的數(shù)據(jù)進行頻率-波數(shù)分析，得到在不同慢度條件下的信號譜P：式中Sn和Se是慢度向量在南北向和東西向上的分量，F(xiàn)(f)是信號與自身作卷積后的序列，f1和f2分別是濾波頻帶的起止頻率，J為該監(jiān)測臺陣的子臺個數(shù)，dnorth和deast是各子臺相對于中心子臺在南北向和東西向的偏移量；S2.3、記錄信號譜P在最大值時對應(yīng)的慢度向量的分量Snm、Sem；S3、對特定地區(qū)核爆炸地震事件進行檢測，具體步驟如下：S3.1、獲取監(jiān)測臺陣各子臺的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)；S3.2、結(jié)合步驟S3.1的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，將步驟S2.3中得到的Snm、Sem代入到公式(6)中計算臺陣信號檢測的F值：式中n0為開始計算的采樣點，N為時域的采樣窗長，J為監(jiān)測臺陣的子臺個數(shù)，lagi(snm,sem)為給定慢度矢量(snm,sem)下聚束的時間延遲，xi(n+lagi(snm,sem))是第i個子臺在采樣點n處延遲后的零均值濾波數(shù)據(jù)的幅值；S3.3、將步驟S3.2中計算得到的F值代入服從公式(7)的F分布模型中得到信號的檢測概率P：F～F(N1,N2,λ)(7)式中N1＝2BT,N2＝(K-1)N1,λ＝N1(SNR)2，其中B為有效帶寬，T為有效時長，J為該監(jiān)測臺陣的子臺個數(shù)，λ為F分布非中心因子，(SNR)2為信號與噪聲的平均能量之比；S3.4、當信號檢測概率P大于等于設(shè)定的檢測閾值時，即可確定該特定地區(qū)發(fā)生核爆炸地震事件；當信號檢測概率P小于設(shè)定的檢測閾值時，重復上述步驟S3.1-S3.3。有益效果：本發(fā)明采用F檢測理論對信號檢測概率進行計算，具有指向性強、檢測靈敏度高的特點。由于指定了慢度向量的臺陣信號聚束處理保證了臺陣只對特定地區(qū)的某類震相敏感，過濾了來自該地區(qū)的其它震相或其它地區(qū)信號的檢測，當信號檢測概率P大于設(shè)定的檢測閾值時，給出針對該特定地區(qū)的指向性聚束結(jié)果，使得檢測效率更高；本發(fā)明流程簡潔，計算量小，便于實現(xiàn)。附圖說明圖1為利用本發(fā)明建立的來自特定地區(qū)的核爆炸地震信號的檢測結(jié)果；圖2為利用本發(fā)明建立的來自其它地區(qū)的天然地震信號的檢測結(jié)果。具體實施方式為使本發(fā)明的目的、內(nèi)容、和優(yōu)點更加清楚，對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細描述。本發(fā)明提供一種針對特定地區(qū)的指向性聚束檢測方法，其特征在于：包括以下步驟：S1、選取一個合適的指向性聚束監(jiān)測臺陣，具體步驟如下：S1.1、按照公式(1)計算第i個臺陣到特定地區(qū)范圍內(nèi)的最大距離Di：Di＝max(distance(stai,range))(1)式中stai為第i個臺陣中心子臺的經(jīng)緯度坐標，range為特定地區(qū)經(jīng)緯度范圍，distance為臺陣中心子臺和特定地區(qū)之間距離計算函數(shù)，max為取最大值函數(shù)；S1.2、選取距離在給定距離D內(nèi)的所有臺陣，每個臺陣的距離符合以下要求：Di<D(2)S1.3、統(tǒng)計給定時間段范圍內(nèi)特定地區(qū)范圍內(nèi)發(fā)生的事件總數(shù)為M，步驟S1.2中選取的臺站中第i個臺陣檢測到的事件數(shù)為Ki，其中1<Ki≤M，按照公式(3)計算臺陣的監(jiān)測靈敏度Ei：S1.4、選取靈敏度在給定閾值E內(nèi)的一個臺陣，符合以下要求，即為合適的指向性聚束監(jiān)測臺陣：Ei>E(4)S2、計算特定地區(qū)相對步驟S1中確定的監(jiān)測臺陣的慢度向量，具體步驟如下：S2.1、讀取特定地區(qū)歷史核爆炸地震事件在該監(jiān)測臺陣各子臺上的信號記錄，去掉數(shù)據(jù)的線性趨勢項；S2.2、根據(jù)公式(5)對步驟S2.1得到的數(shù)據(jù)進行頻率-波數(shù)(F-K)分析，得到在不同慢度條件下的信號譜P：式中Sn和Se是慢度向量在南北向和東西向上的分量，F(xiàn)(f)是信號與自身作卷積后的序列，f1和f2分別是濾波頻帶的起止頻率，J為該監(jiān)測臺陣的子臺個數(shù)，dnorth和deast是各子臺相對于中心子臺在南北向和東西向的偏移量；S2.3、記錄信號譜P在最大值時對應(yīng)的慢度向量的分量Snm、Sem；S3、對特定地區(qū)核爆炸地震事件進行檢測，具體步驟如下：S3.1、使用連續(xù)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議獲取監(jiān)測臺陣各子臺的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過解析幀數(shù)據(jù)類型、幀數(shù)據(jù)起始時間、幀數(shù)據(jù)結(jié)束時間獲取臺陣子臺監(jiān)測數(shù)據(jù)信息；S3.2、結(jié)合步驟S3.1的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，將步驟S2.3中得到的Snm、Sem代入到公式(6)中計算臺陣信號檢測的F值：式中n0為開始計算的采樣點(可以每30s采一次)，N為時域的采樣窗長，J該監(jiān)測臺陣的子臺個數(shù)，lagi(snm,sem)為給定慢度矢量(snm,sem)下聚束的時間延遲，xi(n+lagi(snm,sem))是第i個子臺在采樣點n處延遲后的零均值濾波數(shù)據(jù)的幅值；S3.3、將步驟S3.2中計算得到的F值代入服從公式(7)的F分布模型中得到信號的檢測概率P：F～F(N1,N2,λ)(7)式中N1＝2BT,N2＝(K-1)N1,λ＝N1(SNR)2，其中B為有效帶寬(取整)，T為有效時長(Hann窗取整)，J為該監(jiān)測臺陣的子臺個數(shù)，λ為F分布非中心因子，(SNR)2為信號與噪聲的平均能量之比；S3.4、當信號檢測概率P大于等于設(shè)定的檢測閾值時，即可確定該特定地區(qū)發(fā)生核爆炸地震事件，發(fā)出報警信號；當信號檢測概率P小于設(shè)定的檢測閾值時，重復上述步驟S3.1-S3.3?，F(xiàn)有方法在計算臺陣檢測信號時僅對相干聚束通道的信號進行STA/LTA檢測，本方法使用固定值慢度向量進行指向性聚束，采用F檢測理論對信號檢測概率進行計算，具有指向性強、檢測靈敏度高的特點。指定了慢度的臺陣信號聚束處理保證了臺陣只對特定地區(qū)的某類震相敏感，過濾了來自該地區(qū)的其它震相或其它地區(qū)信號的檢測，當信號檢測概率P大于設(shè)定的檢測閾值時，給出針對該特定地區(qū)的指向性聚束檢測。實施例：對某特定地區(qū)的核爆炸地震事件進行了指向性聚束檢測。通過分析歷史事件在監(jiān)測臺陣記錄的信號譜，確定信號譜在最大值時對應(yīng)的慢度向量Snm、Sem，并將其作為臺陣對于該地區(qū)信號檢測的指向性聚束參數(shù)。參見圖1和圖2的檢測結(jié)果，通過對比可以看到，對于特定地區(qū)的核爆炸地震信號的信號檢測概率高于閾值，給出事件報警；對于其它地區(qū)的天然地震信號檢測概率基本為0，不給出事件報警。所述特定地區(qū)為某國家的核試驗場。