[發明專利]一種基于聲震信號聯合的單測點定位方法

在審

• 申請號: 202211714718.8
• 申請日: 2022-12-29
• 公開（公告）號: CN116224433A
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 梁旭斌;王同東;肖衛國;楊軍;張敏;李進;祝捷
• 申請（專利權）人: 西北核技術研究所
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28;G01S5/22
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 楊引雪

1.一種基于聲震信號聯合的單測點定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)采集信號

1.1)根據預定爆炸點或撞擊點目標位置，將平面四元十字形的聲陣列和地震傳感器從高到低依次安裝在同一個測點處，保證聲陣列與地面平行且所得波形易分離；

1.2)使用信號采集儀采集聲陣列四路傳聲器的四路聲波信號和地震傳感器的地震P波信號，并記錄四路聲波信號的波達時刻t_i和地震P波信號的波達時刻t_z；

2)信號處理

2.1)通過四路聲波信號得到目標位置相對于測點的偏北角度θ為θ＝θ₀-θ_L+π；

θ₀為聲陣列基準的偏北方向，即聲陣列平面直角坐標系下X軸與正北方向的夾角；θ_L為波達方向，是聲陣列平面直角坐標系下波達方向與X軸的夾角；

2.2)通過公式計算四路聲波信號的平均波達時刻通過以下公式計算測點處的聲波信號和地震P波信號到時差Δt₂₁為：

2.3)根據以下公式計算目標位置到測點的距離r：

其中：c為聲波信號的傳播速率；v為地介質的地震P波信號傳播速率；

2.4)通過步驟2.1)的θ、步驟2.3)所得r和測點在大地坐標系下的位置，估算出目標的位置參數。

2.根據權利要求1所述的一種基于聲震信號聯合的單測點定位方法，其特征在于，步驟2.1)中，波達方向θ_L通過以下公式計算得到：

θ_L＝atan2(k_y,k_x)

其中，為聲波到達的波矢，波矢的方向為波達方向，目標位置相對于測點的方向為波達方向的反方向

3.根據權利要求2所述的一種基于聲震信號聯合的單測點定位方法，其特征在于：

步驟2.1)中，所述獲得的方法為：定義聲陣列的四路傳聲器分別為第一傳聲器、第二傳聲器、第三傳聲器和第四傳聲器；將第一傳聲器、第二傳聲器、第三傳聲器和第四傳聲器的四路聲波信號兩兩組對分別進行互相關時延估計，得到時延估計值序列τ＝[τ₁₂，τ₁₃，τ₁₄，τ₂₃，τ₂₄，τ₃₄]^T，式中上標T表示向量的轉置；將四個傳聲器位置兩兩組對得到6個方向向量，用矩陣表示為R＝[r₁₂,r₁₃,r₁₄,r₂₃,r₂₄,r₃₄]，其中r₁₂為第一傳聲器指向第二傳聲器的向量，其余以此類推；

通過以下公式得到聲波到達的波矢

4.根據權利要1或2或3所述的一種基于聲震信號聯合的單測點定位方法，其特征在于：

步驟1中，所述聲陣列的半徑大于等于0.7m。

5.根據權利要4所述的一種基于聲震信號聯合的單測點定位方法，其特征在于：

步驟1中，所述測點與預定爆炸點或撞擊點目標位置之間的距離大于500m。