Математична модель сейсмоакустичного моніторингу полів вибуху для дистанційної розвідки

DOI: 10.31673/2412-9070.2025.051359

Анотація

У даній статті розглядається побудова математичної моделі сейсмоакустичного моніторингу полів вибуху для дистанційної розвідки. Як відомо, сейсмоакустичний моніторинг вибухових полів використовується для дистанційного зондування і є сукупністю режимних спостережень, причому режим самих спостережень і спектральні параметри досліджуваного об'єкта залежать від поставленого дослідницького завдання. Підвищення надійності класифікації вибухових сигналів, як показано в статті, досягається за рахунок використання інформаційних технологій дистанційного зондування на основі сейсмоакустичного моніторингу. Для досягнення мети дослідження необхідно побудувати математичну модель нерозрізненого сигналу вибухового поля, яка б відображала найважливіші моменти процесу моніторингу сигналів вибухового поля. У процесі побудови такої моделі необхідно враховувати як параметри, що описують сам процес, так і параметри перешкод і природного фонового шуму, а також особливості передавальної функції середовища. 
Для моніторингу вибухових полів необхідно зібрати статистичні дані для різних сигналів вибухових полів і передавальних функцій середовищ, в яких поширюється сигнал. Це дасть апріорні уявлення як про вибухове поле у точках дослідження, так і про самі сигнали вибухового поля, що дозволить значно зменшити його вплив на оцінку досліджуваного сигналу вибухового поля. У роботі враховується вплив нестабільності параметрів досліджуваного процесу та оптимізується процедура обробки спостережуваних даних за критеріями, що враховують характеристики природних фонових перешкод. Показано, що процес моніторингу вибухових полів зводиться до оцінки інформативних параметрів параметричних математичних моделей окремих і нерозривних сигналів вибухового поля, суперпозиція яких утворює саме вибухове поле. Сукупність усіх інформативних параметрів кожного сигналу вибухового поля утворює вектор цих параметрів у n-вимірному евклідовому просторі.
Оптимальна оцінка параметрів сигналу передбачає визначення вектора вільних параметрів, що мінімізує значення критерію узгодженості між моделлю та даними спостереження. Така модель забезпечує хорошу узгодженість у випадку моделювання лінійної системи коливальних об'єктів і, таким чином, враховує коливальний характер вибухових сигналів. Таким чином, у статті представлено нову математичну модель вибухового сейсмічного поля, яка враховує різні типи сигналів у вибуховому полі, наведено математичний апарат для розв'язання цієї моделі. Для оцінки адекватності моделі для нероздільних сигналів у вибуховому полі було проведено імітаційне моделювання нероздільних сигналів у рамках вдосконаленої методології сейсмоакустичного моніторингу, заснованої на сейсмоакустичному аналізі.

Ключові слова: сейсмоакустичний моніторинг; параметрична математична модель; сейсмоакустичний аналіз; вибухові поля; сейсмоакустичний сигнал; сейсмоакустична сигнальна модель.