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专利号: 2019105549003
申请人: 山东交通学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种面向海量数据的相对波速变化计算的并行化方法,包括:整理对应波形、分布式时域归一化和分布式数据计算;其中整理对应波形为:两个站台每个时点和对应分量波形文件构成二元组,二元组组合构成波形集合作为分布式数据集;分布式时域归一化为:将每个二元组作为数据单元分布到算法执行队列中,二元组数据进行运算形成数据文件;分布式数据计算:将数据文件整合成分布式数据集,将数据集算法执行队列中并行执行,得到结果文件。

2.根据权利要求1所述面向海量数据的相对波速变化计算的并行化方法,其特征在于:其中整理对应波形具体步骤如下:将两个台站在不同时点上的各分量波形SAC文件一一对应起来,每个时点的对应关系组成一个二元组,形如:二元组中每个元素表示一个波形文件名称,其中Station1、Station2为台站名称,Time为选取的时点,Component为波形所属分量,每个二元组中各台站的对应时点和分量都相同,所有二元组组合起来构成一个波形对应集合,并将此集合作为分布式数据集。

3.根据权利要求1所述面向海量数据的相对波速变化计算的并行化方法,其特征在于:分布式时域归一化具体步骤如下:

S1:以每个二元组为一个数据单元,均匀分布到M=S×C个算法执行队列中并行执行波形数据转换,其中,S为计算节点的数量,C为计算节点的CPU核心数;

S2:提取二元组各波形文件的数据,执行多频段进行时域归一化,并叠加这些归一化的曲线来生成1个宽频带数据,然后进行互相关运算,在时域和频域得到更加均匀的能量分布;

S3:每个数据单元形成名为“Station1_Station2_Time.dat”的数据文件,并将所有文件的集合作为输入执行下一步计算,Station1、Station2为台站名称,Time为选取的时点。

4.根据权利要求1所述面向海量数据的相对波速变化计算的并行化方法,其特征在于:分布式数据计算具体步骤如下:

S1:将将分布式时域归一化所形成的文件集合整合成分布式数据集,数据集的数量应满足如下公式:M≤S×C,M≤N≤ND

其中TA为所有数据集计算总时间,TP为系统进行并行调度的损耗时间,N为分布式数据集的数量,TD为每个数据文件的计算时间,ND为数据文件的数量M为计算队列数量,S为计算节点的数量,C为计算节点的CPU核心数;

TA、N、M未知,且TA需要取值最小;

S2:根据数据文件的数量ND,通过非线性规划法求得N、M的值;

S3:将数据集均匀分布到M个算法执行队列中并行执行,测量各台站对走时偏移的经验格林函数的时间范围,通过互相关谱提取相位谱斜率的频带,及在此频带内求出时间窗内当前波形与参考波形的走时偏移;

S4:每个数据文件形成名为“Station1_Station2_.txt”的结果文件。

5.根据权利要求4所述面向海量数据的相对波速变化计算的并行化方法,其特征在于:按照如下方法计算时间窗内当前波形与参考波形的走时偏移:

1)先在波形中取一系列的小窗口,计算速度扰动前后该窗口内的走时扰动Δτi;

2)假设在流逝时间处的小窗口,其长度为2tw,计算窗口内fcur与fref的互相关函数的相位谱φ(f),其相位误差为其中c为相干系数,Bω为信号的频谱宽度;若窗口内的走时偏移Δτi为常数,则φ(f)为的线性函数,φ(f)=2πΔτif

因此可用互相关函数的相位谱的斜率计算Δτi,即:

Δτi=(φ(f)/f)/2π

通过以相位误差Eφ为权重因子的线性拟合求得窗口内的Δτi;

3)通过所有流逝时间τi处的走时偏移进行线性拟合,得到平均的相对走时偏移Δτ/τ,其测量误差为其中,

6.一种权利要求1至5任一项所述面向海量数据的相对波速变化计算的并行化方法应用,其特征在于:适用于地震波速变化计算。