申请/专利权人：中南大学

申请日：2021-08-02

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN113820663B

主分类号：G01S5/22

分类号：G01S5/22;G06F18/2321

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2022.01.07#实质审查的生效;2021.12.21#公开

摘要：本发明提供了一种鲁棒性微震声发射源定位方法及系统。该定位方法首先，从未知波速v系统下的n个到时数据中随机选择m个，得到组到时数据；根据不同的到时组合构建到时差方程，并采用线性迭代方法计算各个方程的解；筛除包含虚根以及波速v为0的解，得到微震声发射源坐标的样本集；然后，利用DBSCAN算法将样本集进行聚类，得到多个簇；再找到包含微震声发射源坐标最多的簇，并统计该簇中源坐标计算所使用的各到时的频次，根据传感器的使用频次筛选出正常到时数据；最后，根据筛选出的正常到时组合，重新采用线性迭代方法计算微震声发射源坐标，得到最优的定位结果。

主权项：1.一种鲁棒性微震声发射源定位方法，其特征在于：步骤如下：首先，从未知波速v系统下的n个到时数据中随机选择m个，得到组到时数据；根据不同的到时组合构建到时差方程，并采用线性迭代方法计算各个方程的解；接着，筛除包含虚根以及波速v为0的解，得到微震声发射源坐标的样本集；然后，利用DBSCAN算法将样本集进行聚类，得到多个簇；再找到包含微震声发射源坐标最多的簇，并统计该簇中源坐标计算所使用的各到时的频次，根据传感器的使用频次筛选出正常到时数据，由此筛选得到正常到时组合；最后，根据筛选出的正常到时组合，重新采用线性迭代方法计算微震声发射源坐标，得到最优的定位结果；具体包括如下步骤：S1、假设一个包含n个传感器Si，i＝1,2,…,n，且波速v未知的三维定位系统，各传感器接收的到时数据表示为ti，i＝1,2,…,n，从n个到时数据中随机选择m个，可产生个到时组合；其中5≤mn-ω，ω为异常到时个数，ω≥0；当m＝6时，以其中一组随机选择的到时组合ti，i＝1,2,3,4,5,6为例，可构建微震声发射源的到时差方程，如下所示： 其中，ti,1为传感器Si与S1之间的到时差，ti,1＝ti-t1；Di,1为传感器Si与S1之间的距离之差，Di,1＝Di-D1，x,y和z为微震声发射源的坐标；xi,yi和zi为微震声发射传感器Si的坐标；S2、观测到时差与计算到时差之间的偏差称为方程残差，其残差方程表示为： S3、将上述残差方程进行一阶线性展开，并表示为矢量形式，如下所示：ε≈gΔθ；其中， 其中，Δx，Δy，Δz，Δv代表微震声发射源坐标和波速的修正项；S4、通过最小化加权方程残差，得到： 其中，W为方程权重，通过θ＝θ+Δθ更新初始值，反复迭代获得最终的声发射源坐标；其中θ为微震声发射源坐标x,y,z以及波速v的向量形式，上标T代表矩阵或向量的转置；S5、通过上述步骤可以获得组微震声发射源坐标，排除存在虚根或波速为0的坐标，得到微震声发射源坐标的样本集Ω＝{θ1,θ2,...,θm}；S6、利用无监督学习的DBSCAN算法将所示样本集Ω进行聚类，得到多个簇，用参数∈，minpts来设置约束条件，其中，参数∈代表邻域搜索半径，被设置为监测尺寸的1％～2％；minpts代表∈-邻域内的最小源坐标个数，被设置为未知量个数加1的值；S7、根据所述DBSCAN算法的聚类结果找到包含源坐标最多的簇，然后统计该簇中微震声发射源坐标计算所使用的各到时的频次Counti,i＝1,2,…,n，当某个到时的使用频次Counti大于某一设定数值时，认为ti为正常到时，由此筛选出正常到时集合；S8、根据筛选出的正常到时集合计算最终的微震声发射源坐标；如果具有最大源坐标数目的簇不止一个，这些簇都将被选择并进行上述计算，但最终使得到时差残差平方和最小的坐标为最终的微震声发射源坐标。

全文数据：

权利要求：

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