本发明涉及地震预警，具体涉及一种鲁棒性强的p波震相初至捡拾方法。
背景技术：
1、地震预警技术中，p波震相初至时刻的识别是后续地震定位、震级测定等工作的基础。因此，可靠准确识别p波震相初至时刻是地震预警技术首先面临的关键问题。p波震相初至时刻识别主要根据地震波形和干扰信号的不同特征进行区分。目前，常用的方法有偏振分析、能量分析、自回归分析、小波变换分析等。这些方法提取地震波形的不同特征，而干扰信号的相同特征比较弱，这样就能识别p波震相初至时刻。
2、但是，现有技术中单一的方法仅提取地震波形信号的某个特征，容易受到干扰信号的影响。从p波震相初至时刻识别时效性看，需要震相初至时刻识别方法计算效率高。因此，就如何结合不同的识别方法，从多个角度稳定分析地震波形信号和干扰信号特征的差异，进而综合分析判断，最终可靠准确快速识别p波震相初至时刻，具有充分的研究空间。
技术实现思路
1、发明目的：为解决背景技术中提到的问题，本发明提供一种鲁棒性强的p波震相初至捡拾方法。综合利用小波变换分析并直接分解p波并以其为限定条件，再通过能量分析、自回归分析方法区分地震波形信号和干扰信号的特征，可靠准确快速识别p波震相初至时刻，利用本发明整合方法，无需复杂计算，通过原始数据输入即可获取结果，保证其鲁棒性。
2、技术方案：
3、本发明公开一种鲁棒性强的p波震相初至捡拾方法，所述方法包括如下步骤：
4、s1；对原始垂直向加速度记录进行一维多尺度的小波分解得到多尺度的小波系数，选用噪声影响小的最高尺度的小波系数重构加速度记录。
5、s2；对原始垂直向加速度记录和重构后的加速度记录求特征函数短时间窗平均值与长时间窗平均值的比值，取比值大于预先设定阈值的时刻作为初估的p波初至时刻。
6、s3；对初估p波初至时刻进行限定，加入持续时间窗和临界阈值的判定，如果在持续时间窗内，sta/lta比值大于临界阈值，则进行下一步的捡拾，否则判断为干扰信号。
7、s4；对比原始垂直向加速度记录和重构后的加速度记录初至时刻点的差异，如果两者初至时刻差值小于设定的值，则进行下一步的捡拾，否则判断为干扰信号。
8、s5；以初估的p波初至时刻为参考，对原始垂直向加速度记录往前、往后取一定时间长度的记录，应用aic准则求最小值，作为最终的p波初至时刻。
9、进一步地，s1具体步骤如下：
10、对原始垂直向加速度记录选用sym4小波函数进行一维多尺度的小波分解得到小波分解结构，提取最高尺度下的小波系数，用最高尺度的小波系数重构加速度记录，压制噪声影响，小波分解处理公式如下：
11、
12、其中，h为低通滤波器，g为高通滤波器，j为分解的层数，c为尺度系数，d为小波系数，原始加速度记录为c0。
13、小波系数重构处理公示如下：
14、cj＝h*cj+1+g*dj+1,j＝j-1,j-2,...,1
15、cj表示重构后的记录，h*和g*表示h和g的对偶算子。
16、进一步地，s2具体步骤如下：
17、对原始垂直向加速度记录和重构后的加速度记录，求取特征函数cfp，处理公式如下：
18、cfp(k)＝x(k)2+[x(k)-x(k-1)]2
19、其中，cfp为特征函数，x(k)表示加速度记录，k表示记录的当前时刻点，以当前时刻点为界，往前取两段长度不同的记录，求特征函数的sta(k)/lta(k)，处理公式如下：
20、
21、其中，k1、k2为当前时刻i前某时刻点，要求k2＜k1＜i，取sta(i)/lta(i)比值大于设定阈值的时刻作为初估的p波初至时刻。
22、进一步地，s2中p波初至时刻的捡拾加入s3的限定，具体步骤为：
23、对初估的p波初至时刻进行判定，加入持续时间窗和临界阈值的约束，以初估的p波初至时刻为起点，往后取一定长度的记录作为持续时间窗，在持续时间窗内，如果sta(i)/lta(i)的比值都大于临界阈值，则把此时刻作为p波初至时刻进行下一步计算，否则认为此时刻是干扰信号。
24、进一步地，s2中p波初至时刻的捡拾加入s4的限定，具体步骤为：
25、对比原始垂直向加速度记录和重构后的加速度记录的p波初至时刻，如果两者初至时刻差值小于设定的值，则此时刻作为p波初至时刻；否则判断该初至时刻为干扰信号。
26、进一步地，s5具体步骤为：
27、上述步骤确定的p波初至时刻为参考，对原始加速度记录往前和往后取一定时间长度的记录，求aic准则的值，处理公式如下：
28、aic(k)＝klog{var(x[1,k])}+(n-k-1)log{(var(x[k+1,n])}
29、其中，k表示记录的时刻点，var表示方差，取aic最小值对应的点作为最终的p波初至时刻。
30、有益效果：
31、本发明利用台站观测的垂直向加速度记录，采用三步捡拾方法识别p波震相初至时刻，综合利用小波变换分析、能量分析、自回归分析方法提取地震波形信号的特征，通过施加三个限定条件，来排除干扰信号的影响，方法计算简单高效，不需要复杂的计算，为地震预警技术实施中p波震相初至时刻的识别提供参考。
1.一种鲁棒性强的p波震相初至捡拾方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种鲁棒性强的p波震相初至捡拾方法，其特征在于，s1具体步骤如下：
3.根据权利要求1所述的一种鲁棒性强的p波震相初至捡拾方法，其特征在于，s2具体步骤如下：
4.根据权利要求1或3所述的一种鲁棒性强的p波震相初至捡拾方法，其特征在于，s2中p波初至时刻的捡拾加入s3的限定，具体步骤为：
5.根据权利要求1或3所述的一种鲁棒性强的p波震相初至捡拾方法，其特征在于，s2中p波初至时刻的捡拾加入s4的限定，具体步骤为：
6.根据权利要求1所述的一种鲁棒性强的p波震相初至捡拾方法，其特征在于，s5具体步骤为：
