[發明專利]地下管網的傳感器定位方法、裝置、設備及介質

有效

• 申請號: 202210433561.5
• 申請日: 2022-04-24
• 公開（公告）號: CN114777629B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 林凡;郭淑林;林志遠
• 申請（專利權）人: 廣州杰賽科技股份有限公司
• 主分類號: G01B7/00
• 分類號: G01B7/00;G06N3/006
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 陳旭紅

1.一種地下管網的傳感器定位方法，其特征在于，包括：

對于地下管網的每一個裝有永磁體的傳感器，將永磁體等效為磁偶極子，并建立所述傳感器的定位模型；

根據待定位傳感器的磁場強度數據和所述定位模型，建立所述待定位傳感器的定位誤差目標函數；

采用人群搜索優化算法找出使得所述定位誤差目標函數最小的定位數據，并基于所述定位數據，得到所述待定位傳感器的位置；

其中，所述傳感器的定位模型通過如下步驟建立，具體為：

對于裝有永磁體的傳感器，當永磁體等效為磁偶極子時，傳感器在距離磁感應檢測點處產生的磁感應強度為：

式中，為傳感器的磁感應強度，其完整形式為μ₀為介質磁導率，為磁偶極子的磁矩，其完整形式為為磁偶極子到磁感應檢測點的矢徑，其完整形式為r為矢量的模；

將式(1)展開為x、y、z三個方向的標量表達式：

式(2)中，r＝[(x′-x)²+(y′-y)²+(z′-z)²]^1/2，(x′,y′,z′)為傳感器的中心矢量，(x,y,z)為永磁體的中心矢徑；

令磁矩用方位角來描述：

令為永磁體中心到管網傳感器i的矢徑，則有：

式中，(x_i′，y_i′，z_i′)為傳感器i的中心矢量；

則由式(1)～(4)，得到所述傳感器的定位模型為：

式中：r_i＝(x_i′-)²+y_i′-)²+z_i′-)²]^1/2，i＝1,2,…,N，N為地下管網的傳感器總數，為傳感器i的磁感應強度；

其中，在所述建立所述傳感器的定位模型之后，且所述建立所述待定位的管網傳感器的定位誤差目標函數之前，還包括：

磁矩m的絕對值為一個定值，則所述定位模型中的未知變量為和并設定未知變量則式(5)可以表示為如下形式：

將式(6)表示成如下形式：

其中，即為即為

引入矩陣矩陣和對角陣Λ：

Λ＝diag(a₁,a₂,…,a_3N)?(10)

其中，a₁＝0或1，且有l＝1,2,…,3，l為地下管網中的傳感器總數，_l＝0表示實際測量中傳感器不測量該方向的磁場大小，a_l＝1為實際測量中傳感器測量該方向的磁場大小，對角陣Λ中非零元素表示測量該方向上的磁感應強度，分別表示第1個傳感器的磁感應強度、第2個傳感器的磁感應強度和第N個傳感器的磁感應強度；

將式(7)的3N個方程表示成如下形式：

令rank(Λ)≥5，將對角陣Λ的全零行剔除后得到選擇陣S_n×3N，其中n＝rank(Λ)，則式(11)轉換為n個方程的非線性方程組：

2.如權利要求1所述的地下管網的傳感器定位方法，其特征在于，所述定位誤差目標函數，具體為：

將式(12)在最小二乘法意義下求解，定義誤差函數為：

其中，為誤差的測量值，為誤差的計算值；

則，定位誤差目標函數為：

式中：n＝rank(Λ)，e_m(α)表示第m次測量的誤差函數。