[发明专利]未知波速的声发射源线性更正定位方法、系统及存储介质

权利要求书

1.一种未知波速的声发射源线性更正定位方法，其特征在于，包括：

从多个传感器中选取一个传感器作为参考传感器；根据该参考传感器构造未知波速的TDOA方程，并通过引入两个中间变量V、K得到线性方程组；求解该线性方程组得到无约束最小二乘解；其中V＝v²，v表示声发射信号的传播速度，x、y、z分别为声发射源坐标的分量；

通过估计方程残差得到线性方程组的权重矩阵；

利用拉格朗日乘子技术将权重矩阵和二次约束施加到最小二乘估计上构建拉格朗日函数；

对拉格朗日函数求梯度，并令梯度等于0可得到新的包含声发射源坐标和波速的非线性方程组；

利用线性更正技术求解该非线性方程组，得到最优解，实现声发射源坐标定位；

所述拉格朗日函数为：

L(θ,λ)＝(Aθ-L)^TW(Aθ-L)+λ(p^Tθ(θ^TGθ)+θ^TQθ)

其中λ为拉格朗日乘子，W为权重矩阵，x_i、y_i、z_i分别表示第i个传感器的坐标分量，t_i,0表示第i个传感器与参考传感器之间的TDOA测量值，M表示传感器的个数。

2.根据权利要求1所述的未知波速的声发射源线性更正定位方法，其特征在于，将参考传感器坐标设置为(0，0，0)，则所述线性方程组表达式如下：

其中，x、y、z分别为声发射源坐标的分量，x_i、y_i、z_i分别表示第i个传感器的坐标分量，t_i,0表示第i个传感器与参考传感器之间的TDOA测量值，M表示传感器的个数；

最小二乘解为：

其中右上角符号T表示矩阵转置。

3.根据权利要求2所述的未知波速的声发射源线性更正定位方法，其特征在于，所述权重矩阵为：

W＝(4BNB)^-1

其中，表示t_i,0中不含噪音的项；在权重矩阵W中，未知参数被t_i,0所替代；此外，未知参数K和V分别被θ₀(4)和θ₀(5)近似代替，其中θ₀(4)和θ₀(5)分别表示最小二乘解θ₀的第四和第五个元素。

4.根据权利要求3所述的未知波速的声发射源线性更正定位方法，其特征在于，所述包含声发射源坐标和波速的非线性方程组为：

5.根据权利要求4所述的未知波速的声发射源线性更正定位方法，其特征在于，所述线性更正技术表示如下：

其中，λ₀＝0，Δθ₀为线性更正项，由公式

计算得到，其中γ和C分别表示在θ₀和λ₀处的残差矢量和偏导矩阵，

并且，

6.根据权利要求1至5任一项所述的未知波速的声发射源线性更正定位方法，其特征在于，所述多个传感器包括M个不全共面的传感器，且M≥6。

7.一种未知波速的声发射源线性更正定位系统，其特征在于，包括数据处理模块；数据处理模块采用权利要求1～6中任一项所述的未知波速的声发射源线性更正定位方法，基于各传感器坐标以及普通传感器与参考传感器之间的TDOA测量值，进行声发射源定位。

8.根据权利要求7所述的未知波速的声发射源线性更正定位系统，其特征在于，还包括在监测系统内随机布置的M个不全共面的传感器，M≥6。

9.一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序适于被处理器加载并执行如权利要求1～6中任一项所述的未知波速的声发射源线性更正定位方法。