[发明专利]一种用于均匀速度场的信号源定位方法

摘要

本发明公开了一种用于均匀速度场的信号源定位方法，该方法先用两个传感器对的理论到时与观测到时的残差方程，构建信号源位置的双曲面方程，再根据每个双曲面方程构建一个局部坐标系内的虚拟场，然后利用坐标转换技术将所有的双曲面方程在空间内叠加并取平均，得到整体的虚拟场，最后利用常用的无约束最优化算法搜索空间内整体虚拟场的最大值所在的位置，作为信号源的定位结果。所提出的作为整体虚拟场的目标函数具有空间内的连续性和可微性，由此而得到的定位方法对严重的拾取误差有很好的抵抗性，同时具有定位速度快，稳定性好的特点。

主权项

1.一种用于均匀速度场的信号源定位方法，其特征在于，首先，利用一组速度传感器对采集的信号源相同震相的理论到时与观测到时的残差数据，构建信号源位置的双曲面方程；利用双曲面方程构建一个局部坐标系内的虚拟场；再采用坐标转换将局部坐标系内的虚拟场变换到整体坐标系中，获得整体虚拟场；最后，利用无约束最优算法搜索空间内整体虚拟场中的最大值，将该最大值作为信号源的定位结果；所述整体虚拟场为信号源定位的目标函数，具体表达式如下：其中，n为待定位的信号源事件触发的速度传感器数量，f_ij(x,y,z)为整体坐标系中的虚拟场，f_ij(X,Y,Z)为局部坐标系内的虚拟场，Exp表示以e为底的指数，d_ij表示局部坐标内空间点(X,Y,Z)到所述信号源位置的双曲面方程中双曲线的Z向距离，σ为控制基函数形状的参数，取值在10000～50000之间；所述双曲面方程在局部坐标系中的表达式为b_ij²＝c_ij²‑a_ij²，x_i,y_i,z_i和x_j,y_j,z_j分别代表第i个和第j传感器坐标，t_i和t_j代表第i个和第j传感器的到时，v代表信号的传播速度；所述局部坐标系OXYZ是以两个传感器的连线为Z轴所建立获得的，(X,Y,Z)为局部坐标系中双曲面上的任意点坐标；局部坐标系内的虚拟场称为局部坐标系内的基函数，该函数值随着离双曲面的距离增加而呈现递减的形状，局部坐标系内的基函数在双曲面上的值为1，在离双曲面无穷远处的值为0，并且该函数在全空间内连续。