[發明專利]重建儲糧溫度場的方法

有效

• 申請號: 201710439983.2
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN107121215B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 郭敏;張潔慶;馬苗;東橋;肖冰
• 申請（專利權）人: 陜西師范大學
• 主分類號: G01K11/24
• 分類號: G01K11/24;G06N3/00
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司 61201
• 代理人: 申忠才

一種重建儲糧溫度場的方法，由設置聲波傳感器、用自適應鳥群方法重建儲糧溫度場、確定被測儲糧區域的溫度場步驟組成。本發明采用自適應鳥群方法重建黃豆溫度場，能準確地重建出所測黃豆區域的溫度場分布，在鳥群的飛行行為中加入移動步長，并根據鳥的局部及全局極值，動態地改變學習因子的大小，使其在前期具有較強的自學能力，提高了全局搜索能力，后期強化鳥的社會學習能力，加快了收斂速度。本發明具有重建精度高、收斂速度快等優點，可用于重建儲糧區域的溫度場。

技術領域

本發明涉及溫度場重建技術領域，具體涉及到自適應鳥群方法用于糧食溫度場的重建。

背景技術

中國人口眾多，對糧食有很大的需求，因此，糧食的存儲是頭等大事。霉變、蟲害、水分異常等都可能引起儲糧溫度的變化，儲糧區域的溫度直接反應該區域的糧食存儲狀況，因此，儲糧區域的溫度監測非常重要。目前國內外倉儲糧食的溫度檢測多采用接觸測溫法，接觸式測溫方法簡單直觀，但測量時安全性較差，精度低，而且維護成本也高。非接觸式測溫是被測物體不需要與測量物體進行接觸，通過一定的測量方式得到被測物體的溫度。

王交鋒等人利用聲學法測溫研究航空發動機的燃燒室出口的溫度場，將16個聲波收發器均勻放置在燃燒室的外壁，對數據進行采集，利用最小二乘法重建溫度場，并對重建后的數據利用雙三次插值法進行插值，獲得更加細致的圖像，取得了較好的溫度場重建效果；沈國清等人提出將代數迭代重建法應用于溫度場的重建，在實驗條件下，利用重建法得到每個像素中心的溫度值，利用雙三次插值法進行插值，得到整個測量區域的溫度場分布，得到的重建結果較為理想；田豐等人針對溫度場重建法進行了深入研究，提出將高斯函數和正則化法相結合進行溫度場重建，仿真實驗表明，該法具有較強的抗噪能力；顏華等人提出正則化參數自適應選取的溫度場重建法，該方法是一種像素數遠多于聲波路徑數、且正則化參數可自適應調整，兼顧溫度場細節重建和噪聲抑制的聲學CT溫度場重建法，實驗條件下，與常用的確定正則化參數的方法相比，該文中所使用的方法對應著更小的溫度場重建誤差，用于倉儲糧食溫度分布監測等對重建質量有較高要求的應用場合。

上述的溫度場重建中所使用的最小二乘法、代數迭代重建法等傳統方法重建速度慢。

發明內容

本發明所要解決的主要技術問題在于克服上述傳統重建方法的不足，提供一種重建精度高、收斂速度快的重建儲糧溫度場的方法。

解決上述技術問題所采用的技術方案由下述步驟組成：

(1)設置聲波傳感器

在被測儲糧區域的四周設置聲波傳感器，形成聲波路徑，采用快速互相關結合抽樣率變換的時延法得到有效路徑的聲波傳播時間。

(2)用自適應鳥群方法重建儲糧溫度場

1)建立適應度函數

其中，是系數矩陣，代表m×n的維權因子，a_mn表示第m條聲波路徑穿過第n個像素的長度，m、n為有限的正整數，X＝(v₁v₂…v_n)^T在溫度場求解中代表n維聲速分布向量，v_n代表聲波穿過第n個像素的平均速度，b＝(t₁t₂…t_m)^T在溫度場求解中代表m維的各有效傳播路徑上的聲波傳播時間向量，t_m代表第m條聲波的聲波傳播時間。

2)根據迭代次數k和飛行頻率FQ的關系確定鳥處于覓食、警戒狀態或者處于飛行狀態,k∈[1,...,M]，最大迭代次數M取值1000，FQ為有限的正整數；

如果滿足：k對FQ取余不為0，鳥處于覓食或警戒狀態，執行步驟3)，否則處于飛行狀態，執行步驟4)。