[發明專利]一種基于CTLS的聲發射源定位方法、系統及存儲介質

有效

• 申請號: 202011034158.2
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112098947B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 周子龍;芮藝超;陸建友;蔡鑫;鄂昱德;劉洋
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01S5/22
• 分類號: G01S5/22
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 胡喜舟

1.一種基于CTLS的聲發射源定位方法，其特征在于，包括：

從多個傳感器中任取一個傳感器作為參考傳感器，根據參考傳感器以及其它各傳感器的到時數據計算TDOA測量值；根據TDOA測量值和各傳感器坐標建立非線性雙曲線方程并對其進行重構，得到線性方程組；

計算所述線性方程組中系統矩陣的噪音項，構建總體最小二乘判據；

將聲發射源與引入的兩個中間變量V、K的非線性約束方程代入總體最小二乘判據，得到約束總體最小二乘判據；其中，V＝v²，K＝vr₀，v表示聲發射信號的傳播速度，r₀表示聲發射源到參考傳感器的距離；

將基于所述線性方程組計算得到的最小二乘解作為迭代初值，采用牛頓法迭代修正最小二乘解，當滿足迭代終止條件時停止迭代，最后一次計算結果即為聲發射源與波速的約束總體最小二乘解，實現聲發射源的定位與波速估計；

所述聲發射源與引入的兩個中間變量V、K的非線性約束方程為：

其中，G＝diag(1，1，1，0)；p＝[0，0，0，1]^T；x、y、z分別表示聲發射源坐標的三個分量；x₀、y₀、z₀分別表示參考傳感器坐標的三個分量；

約束總體最小二乘判據為：

其中，[A₂ A₃]＝A，A₂是由矩陣A的前四列組成，A₃由矩陣A的最后一列組成，x_i，0＝x_i-x₀，y_i，0＝y_i-y₀，z_i，0＝z_i-z₀，x_i、y_i、z_i分別表示第i個傳感器坐標的三個分量，且i＝1，2，…，M，M為傳感器中非參考傳感器的個數；/b_i＝(x_i-x₀)²+(y_i-y₀)²+(z_i-z₀)²；B＝2vB₁-2r₀B₂，B₁＝-diag(t_1，0，t_2，0，…，t_M，0)，diag(·)表示生成一個以括號中元素為主對角線的對角矩陣；B₂＝I_M-1，I_M-1表示元素為1的M-1維的對角矩陣；/σ為TDOA在測量噪音n的標準差。

2.根據權利要求1所述的基于CTLS的聲發射源定位方法，其特征在于，所述線性方程組表達式如下：

Aθ＝b

其中，x_i，0＝x_i-x₀，y_i，0＝y_i-y₀，z_i，0＝z_i-z₀，b_i＝(x_i-x₀)²+(y_i-y₀)²+(z_i-z₀)²，x、y、z分別表示聲發射源坐標的三個分量，x₀、y₀、z₀分別表示參考傳感器坐標的三個分量，x_i、y_i、z_i分別表示第i個傳感器坐標的三個分量，且i＝1，2，…，M，M為傳感器中非參考傳感器的個數。