[发明专利]定位发射信号的事件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用一组传感器以定位发射信号的事件的方法。该信号可以是听觉信号、诸如无线电信号的电磁信号或者诸如来自电气装置的机电机构的振动的机电信号。待定位的事件可以是例如电气装置中的局部放电、空间中发声源的激活、管道中的压力瞬变或者其它的事件。

本发明尤其可在检测和定位电气装置或者封闭腔（例如，电力变压器或空气灭弧开关断路器）中的局部放电故障或来源的方法中使用。电气装置中的局部放电与听觉信号（通常是超声波信号）或电磁信号的发射相关联。

本发明并不限于应用到电气装置，其可以涉及许多其他的应用，例如，声纳领域、或用于定位空间中的声音源或管道的监测等。

背景技术

用于定位信号源的常规方法包括：通过一组传感器来测量信号的响应时间，以及求解将传感器与源之间的距离定义为传感器所测量到的响应时间的函数的方程组。该方程组的解给出了信号源的位置。

如果该方程组无解，常规方法则建议改变传感器的位置以得到改进的信号，然后重复计算以及重新开始移动和计算，直到求得该方程组的解为止。

然而，存在有可能无法移动传感器的情况，特别是在超高频（UHF）传感器的情况下。此外，存在即使移动传感器也难以找到源的情况，特别是对于具有很短响应时间或者不够精确的传感器，或者对于在恶劣环境（其具有例如可能延迟或者弱化信号的障碍物）中搜寻信号发射的情况。

因此，本发明的目的在于提出定位发射信号的事件的系统和方法，其不具有上述缺点，并且尤其不需要移动传感器。

发明内容

本发明由用于定位发射信号的事件的方法来限定，该方法包括：通过一组传感器测量所述信号的响应时间，以及求解一方程组，该方程组将所述传感器与所述事件之间的距离定义为所述信号的传播速度和所述响应时间相对于参考时间的偏移量的函数。如果方程组没有指示事件的位置的解，该方法包括以下步骤：

通过针对每次迭代修改所述传感器中至少一个的响应时间、向所述响应时间施加一小于确定值的百分比的增大或者减小来多次重新开始对方程组求解，其中，对方程组的求解重新开始于每次迭代，直到对于每个传感器，所述响应时间的小于确定值的百分比的不同增大或者减小之和接近于0为止；以及

当求得所述方程组的解时，通过计算所得到的解的平均值来确定事件的位置。

该方法能够以简单的方式求得传统方法所进行的不具有交叉点的定位的替代性解。当不可能移动传感器时，或者即使通过移动传感器也难以确定事件的位置时，该优势尤其具有重要意义。该方法也能够通过使用最小数量的传感器而得到事件发生的区域。该方法还能够给出事件位置的非常满意的逼近。此外，通过例如以随机的方式改变百分比来促进该方法的实施，从而能够舍去每个先验解，并且允许变异平均接近于0。

所述确定值可大约为30%，以及优选地为15%。

将响应时间增大或者减小介于0%至15%之间的百分比使得事件的位置能够被非常精确地确定。此外，如果没有找到结果时或者如果收敛的方程组的数量过小时，可以进行介于0%至30%之间的变异。

有利地，方程组的求解重新开始于每次迭代，直到对于每个传感器，产生解的响应时间的不同局部变异之和小于2%以及优选地小于1%为止。

对接近于0的局部变异进行求和使得信号事件的定位精确度得到提高。

如果所述信号的发射日期是未知的，则根据第一实施例的参考时间对应于所述一组传感器中的一个传感器所测量到的最小响应时间，以及如果所述信号的发射日期是已知的，则根据第二实施例的参考时间对应于所述发射日期。

有利地，根据二维或三维坐标系的参照系放置传感器，以使得对于至少确定的最小数量的传感器，每个传感器与单个其它传感器至多具有单个共同的坐标。

这能够提高解的精确度。

如果所述信号的发射日期是未知的，则该组传感器所包括的传感器的数量严格地大于坐标轴的数量，以及如果所述信号的发射日期是已知的，则该组传感器所包括的传感器的数量大于或者等于坐标轴的数量。因此，在三维参照系中，如果信号的发射日期是已知的，则该组传感器包括至少3个传感器，以及如果是未知的，则包括至少4个传感器。

本发明也涉及一种用于定位发射信号的事件的装置，包括：

一组传感器，用来测量所述信号的响应时间；

处理模块，用来求解一方程组，该方程组将所述传感器与所述事件之间的距离定义为所述信号的传播速度和所述响应时间相对于参考时间的偏移量的函数；