封閉空間液態(tài)場(chǎng)內(nèi)聲源定位方法研究.pdf

1、大型石油儲(chǔ)罐是石化行業(yè)中油品儲(chǔ)存的重要設(shè)施，是目前石油儲(chǔ)運(yùn)中非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。影響石油儲(chǔ)罐安全的因素中，罐底板腐蝕是最為主要和隱蔽的。進(jìn)行先進(jìn)的罐底腐蝕在線檢測(cè)技術(shù)的研究，對(duì)保障石油儲(chǔ)罐的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的意義。本文針對(duì)基于游弋式傳感器的石油儲(chǔ)罐罐底腐蝕檢測(cè)技術(shù)中，需要解決的封閉空間液態(tài)場(chǎng)中聲源定位問題開展研究，提出相應(yīng)的解決方法。本文的主要工作及研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　?。?）分析了石油儲(chǔ)罐罐底腐蝕檢測(cè)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，

2、提出一種基于游弋式傳感器的罐底腐蝕檢測(cè)方法。對(duì)游弋式傳感器所在的封閉空間液態(tài)場(chǎng)內(nèi)聲源定位面臨的問題，進(jìn)行了分析。
　?。?）針對(duì)封閉空間液態(tài)場(chǎng)內(nèi)聲源定位求解中面臨的定位方程非線性及系統(tǒng)模型偏差影響定位性能問題，提出一種基于優(yōu)化擴(kuò)展卡爾曼濾波（EKF）的定位方法和一種基于粒子濾波的定位方法。通過引入自適應(yīng)衰減因子，避免了算法的發(fā)散，利用前次定位結(jié)果對(duì)本次測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，實(shí)現(xiàn)EKF的優(yōu)化。另外，采用粒子濾波方法實(shí)現(xiàn)定位估計(jì)，通過對(duì)時(shí)

3、延估計(jì)后驗(yàn)概率的迭代處理，逐漸消除或削弱多途效應(yīng)導(dǎo)致的偽峰的影響。這兩種定位方法具有較小的計(jì)算誤差和較好的穩(wěn)定性，為實(shí)現(xiàn)封閉空間液態(tài)場(chǎng)中目標(biāo)定位提供了有力手段。
　?。?）針對(duì)封閉空間液態(tài)場(chǎng)中被動(dòng)聲源定位的多途效應(yīng)對(duì)時(shí)延估計(jì)的影響，提出一種基于擴(kuò)展平均幅度差函數(shù)（AMDF）的廣義互相關(guān)的方法。通過信號(hào)的延拓抑制多途效應(yīng)的影響，利用基于相位變換（PHAT）的廣義互相關(guān)，提高時(shí)延估計(jì)的魯棒性。通過對(duì)不同信號(hào)及多途情況下的實(shí)驗(yàn)，表明該算

4、法能夠有效克服封閉空間液態(tài)場(chǎng)中噪聲干擾及多途效應(yīng)的影響，提高了時(shí)延估計(jì)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。
　?。?）針對(duì)封閉空間液態(tài)場(chǎng)中主動(dòng)聲源定位的渡越時(shí)間（TOF）估計(jì)，提出基于擴(kuò)頻信號(hào)的廣義互相關(guān)渡越時(shí)間估計(jì)方法和基于主成分分析（PCA）的渡越時(shí)間估計(jì)方法。采用m序列對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行直接序列擴(kuò)頻調(diào)制，將采集信號(hào)進(jìn)行解調(diào)后取相關(guān)結(jié)果的峰值作為渡越時(shí)間的估計(jì)值。通過對(duì)信號(hào)的協(xié)方差矩陣進(jìn)行分解，得到由信號(hào)特征矢量組成的信號(hào)子空間及由噪聲特征矢量組成