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专利名称：一种非迭代的联合求解速度和目标位置的声发射定位算法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种声发射检测中使用的平面定位算法。
背景技术：
定位技术在声发射检测中具有非常重要的作用，它不仅是探测声发射源位置的手段，也常常被用作去除声发射干扰信号的重要方法。短时突发信号是声发射中最常见的信号，其精确定位问题一直受到人们的关注，相关研究开展也很多。2002年沈功田等对常用的声发射定位方法进行了总结，2003年GE MA0CHEN在总结地震波定位方法的基础上也提出了分类方法。时差定位算法是应用最多的，它可以分成两大类非迭代算法和迭代算法。非迭代算法(直接求解法)的典型代表是TOBIAS算法、INGLADA算法和USBM算法。迭代算法则有采用一阶、二阶泰勒展开式的GEIGER算法、THURBER算法以及应用几何方法的SIMPLEX 算法等。使用这些方法都有共同的前提条件，那就是速度同一且已知。而根据声波的有关理论，声发射信号由多种模式组成，各种模式的波在不同频段会出现频散现象，即传播速度随频率变化而变化。在一些在声发射源类型众多或声发射信号复杂的检测应用中，不同声发射源有不同的传播速度，同种原因的声发射源信号也有不同的声发射频率特征，其传播速度也不一致，因此无法采用事先确定的速度来进行定位计算，往往需要在定位时同时求解速度和目标位置。目前，关于目标位置和速度联合求解的算法，但见诸文献的基本上都属于迭代算法。迭代算法对初值的设置有依赖性，在多解的情况下不一定能找到最佳解。因此本文提出一种直接求解传播速度和目标位置的算法，运算速度比迭代算法快，还可以获得完全的解。

发明内容
定位问题描述为(参见图I) :AE源极坐标为P (R,q);共m个传感器，首传感器坐标为(0，0)，第i-Ι个传感器相对首传感器的极坐标为Si (ri, qi)，信号到达第i_l个传感器与到达首传感器的时间差为ti，求解传播速度V和R，q。
(1)根据TOBIAS算法，构成的方程组为
Hvtl + vHM IRrtCQsqiCosq + IRrjmqjmq = ^
(2)移项，并化成矩阵形式得
权利要求
1. 一种非迭代的联合求解速度和目标位置的定位算法，定位描述及求解步骤如下 定位问题描述(參见

图1):AE源极坐标为P (R，q);共m个传感器，首传感器坐标为(0， 0)，第i-1个传感器相对首传感器的极坐标为Si(ri，qi)，信号到达第i_l个传感器与到达 首传感器的时间差为ti，求解传播速度V和R，q ;(1)根据TOBIAS算法，构成的方程组为Ifivi + r-r;* + IiriCosqlCmq + 2Rr.SinqiSinq = rr i = 1.2,,m- I(2)移项，并化成矩阵形式得,2Ru IRcosq \2RsinqT1CQSq* % cosq^n Sinqfi -T^ sinq ^s-L-r i-l rm-l1.或者T1Cosq 由V2Cosq-_1COSCj7n_nsinq, ' r,sinq2其中i- 2 ぷ沈 m-1 -为联合定位矩阵(3)当m=4时，解线性方程组得到ダ 2J t、IRcosqA-A-V m-当m > 4时，线性方程组的最小ニ乘解为,IRv \ IRcosq ^lRsinQ ^其中3 :Rv, Rccsq, Rslnrl fev:+ ,At 为 A 的转置矩阵(4)根据四个变量之间存在的的自然约束条件(lh*): = ((Icoscj: + {Rsmqf) * r代入Rv' Rcosq、Rsiwi,并化成标准的一元三次方程式BI其中
全文摘要
本发明公开了一种非迭代的联合求解速度和目标位置的定位算法，可用于传播速度未知条件下的声发射目标定位。本方法基于TOBIAS算法，根据已知的传感器位置和测得的波达时差，构成非线性定位方程组，然后将其变换成一个线性方程组，再用一元三次方程直接计算出传播速度，并获得定位结果。本方法适用于二维平面的声发射定位求解，最少需要布置4个传感器，当传感器数量超过4个时，也可采用最小二乘算法提高求解精度。
文档编号G01S5/22GK102590790SQ20121006339
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月12日 优先权日2012年3月12日
发明者刘丽川, 张清民, 方卫红, 杨继平, 汪丽娟, 税爱社, 邬晓岚 申请人:方卫红