[發明專利]基于時間序列相似搜索的震動目標定位方法

有效

• 申請號: 201611249449.7
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106646377B
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 李愛國;張朝陽
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G01S5/22
• 分類號: G01S5/22
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

1.一種基于時間序列相似搜索的震動目標定位方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、震動信號采集及同步上傳：采用G個震動檢測裝置且均按照預先設定的采樣頻率f_s，對待分析處理周期內待檢測區域的地面震動信號分別進行采集，并將各采樣時刻所采集的地面震動信號均同步傳送至數據處理器；其中，G為正整數且G≥2；

所述待分析處理周期內待檢測區域上存在一個震動目標且該震動目標為待定位震動目標，所述待分析處理周期為T，其中T＝N·t_s，N為正整數且N≥100，t_s為所述震動檢測裝置相鄰兩個采樣時刻之間的時間間隔且f_s的單位為Hz，t_s的單位為s；

每個采樣時刻所采集的地面震動信號均為該采樣時刻所述震動檢測裝置所采集的震動幅值，所述待分析處理周期內每個所述震動檢測裝置所采集的地面震動信號均包括N個采樣時刻該震動檢測裝置所采集的震動幅值；

步驟二、地面震動信號接收及同步存儲：采用所述數據處理器對同步接收的所述待分析處理周期內G個所述震動檢測裝置所采集的地面震動信號分別進行同步存儲，所述待分析處理周期內每個所述震動檢測裝置所采集的地面震動信號均為一個待分析地面震動信號；

步驟三、地面震動信號處理：采用所述數據處理器對步驟二中G個所述待分析地面震動信號進行處理，過程如下：

步驟301、信號預處理：從步驟二中G個所述待分析地面震動信號中選取兩個所述待分析地面震動信號作為待處理地面震動信號，并調用信號預處理模塊，對兩個所述待處理地面震動信號分別進行預處理，獲得兩個待識別時間序列；

對兩個所述待處理地面震動信號進行采集的所述震動檢測裝置均為已選震動檢測裝置；

步驟302、時間序列相似搜索：先根據預先設定的所述待定位震動目標的類型，從預先建立的模式庫中找出所述待定位震動目標的模式數據，所述待定位震動目標的模式數據為待匹配模式數據；再調用模式匹配模塊且按照時間先后順序，由先至后對步驟301中兩個所述待識別時間序列分別進行相似搜索，分別從兩個所述待識別時間序列中找出與所述待匹配模式數據匹配的匹配數據，并對從兩個所述待識別時間序列中找出的與所述待匹配模式數據匹配的匹配數據分別進行記錄；從兩個所述待識別時間序列中找出的與所述待匹配模式數據匹配的匹配數據均為一個已匹配時間序列；

所述模式庫內存儲有三個模式數據，三個所述模式數據分別為跺腳模式數據、車輛經過模式數據A和車輛經過模式數據B，三個所述模式數據均為時間序列；

所述跺腳模式數據為調用步驟301中所述信號預處理模塊對跺腳模式采樣數據進行預處理后獲得的時間序列，所述跺腳模式采樣數據包括一個人在待檢測區域上進行一次跺腳過程中所述震動檢測裝置M個連續的采樣時刻所采集的震動幅值；

所述車輛經過模式數據A為調用步驟301中所述信號預處理模塊對車輛經過模式采樣數據A進行預處理后獲得的時間序列，所述車輛經過模式采樣數據A包括一輛車向靠近所述震動檢測裝置一側行駛過程中所述震動檢測裝置M個連續的采樣時刻所采集的震動幅值；

所述車輛經過模式數據B為調用步驟301中所述信號預處理模塊對車輛經過模式采樣數據B進行預處理后獲得的時間序列，所述車輛經過模式采樣數據B包括一輛車向遠離所述震動檢測裝置行駛過程中所述震動檢測裝置M個連續的采樣時刻所采集的震動幅值；

其中，N≥n·M，n和M為正整數，n≥10且M≥10；

所述待定位震動目標的類型為跺腳類、車輛經過類A或車輛經過類B，其中當所述待定位震動目標的類型為跺腳類時，所述待定位震動目標的模式數據為跺腳模式數據；當所述待定位震動目標的類型為車輛經過類A時，所述待定位震動目標的模式數據為車輛經過模式數據A；當所述待定位震動目標的類型為車輛經過類B時，所述待定位震動目標的模式數據為車輛經過模式數據B；

步驟四、時延估計：調用時延估計模塊，對步驟三中兩個所述已匹配時間序列的時間差Δt進行確定；

其中，Δt為步驟301中兩個所述已選震動檢測裝置之間的采樣時延；

步驟五、震動波形傳播速度計算：調用震動波形傳播速度計算模塊且根據公式對所述待定位震動目標的震動波形在待檢測區域的傳播速度v進行計算；公式(1)中，Δd為預先設定的兩個所述已選震動檢測裝置的傳播距離差；

步驟六、震動目標定位：根據步驟四中所確定的時間差Δt和步驟五中計算得出的傳播速度v，調用TDOA定位模塊對所述待定位震動目標進行定位。