[发明专利]基于正交线圈传感器的管道机器人极低频信号检测装置

权利要求书

1.一种基于正交线圈传感器的管道机器人极低频信号检测装置，其特征在于，包括：

模型建立模块，用于根据Morlet小波包络建立正交信号模型，其中，所述正交信号模型中定义包络波峰变化的陡度为包络衰减速率，并采用最小二乘准则统一包络衰减速率为联合包络衰减速率；

参数融合模块，用于根据所述正交信号模型生成关键参数融合方案；

关系建立模块，用于根据所述关键参数融合方案建立所述联合包络衰减速率与所述管道机器人的移动速度之间的一一对应关系，其中，关键参数为所述联合包络衰减速率，通过定义信号相似度作为纽带，建立在信号相似度最大时的联合包络衰减速率与所述管道机器人的移动速度之间一一对应关系；

统计量获取模块，用于根据所述一一对应关系，采用与所述管道机器人的移动速度相匹配的正交信号能量得到检测统计量及其分布特征；

门限获取模块，用于根据所述检测统计量和奈曼-皮尔逊准则得到判决门限；

检测模快，用于根据所述判决门限实现极低频瞬态微弱信号的检测判决。

2.根据权利要求1所述的基于正交线圈传感器的管道机器人极低频信号检测装置，其特征在于，其中，所述正交信号模型分别对X轴和Y轴的正交接收信号进行建模，其中：

X轴信号模型为：

Y轴信号模型为：

其中，Y轴信号模型中的n₁是自然指数函数的窗口变量，X轴信号模型的n和Y轴信号模型的n₂是正弦函数的窗口变量，角频率ω₀＝2πf₀/f_s，f₀为磁信号频率，f_s为系统采样频率，A_x和A_y分别为X轴和Y轴信号包络的幅值，M_y为Y轴信号两个波峰的数据窗口坐标间距，β_x为X轴主瓣波形的包络衰减速率，β_yl和β_yh为Y轴信号两个波峰背离原点和朝向原点的包络衰减速率。

3.根据权利要求2所述的基于正交线圈传感器的管道机器人极低频信号检测装置，其特征在于，所述正交接收信号通过所述正交线圈传感器采集，所述正交线圈传感器包括X轴线圈传感器和Y轴线圈传感器，其中，X轴线圈传感器沿管道平行放置，Y轴线圈传感器沿管道垂直放置。

4.根据权利要求1所述的基于正交线圈传感器的管道机器人极低频信号检测装置，其特征在于，所述参数融合模块用于对X轴和Y轴的包络衰减速率进行融合和统一，并采用联合包络衰减速率β_xy表示实际物理系统的磁管道机器人移动速度。

5.根据权利要求4的基于正交线圈传感器的管道机器人极低频信号检测装置，其特征在于，所述对X轴和Y轴的包络衰减速率进行融合和统一，具体包括：

基于最小二乘准则，通过使得误差函数最小而寻找正交信号模型的内在联系，从而建立起三个包络衰减速率β_x、β_yl和β_yh之间的关系，并通过所述关系建立联合包络衰减速率β_xy，统一地表征正交信号模型，其中，所述关系表示如下：

β_xy＝β_x＝β_yh＝4β_yl。

6.根据权利要求1所述的基于正交线圈传感器的管道机器人极低频信号检测装置，其特征在于，所述统计量获取模块用于根据所述正交信号模型和最小二乘准则，建立融合X轴和Y轴信号能量的估计量作为信号判决的检测统计量，并定义所述检测统计量的假设检验问题如下：

7.根据权利要求6所述的基于正交线圈传感器的管道机器人极低频信号检测装置，其特征在于，所述门限获取模块用于设定接收机的虚警概率P_FA，并根据所述虚警概率P_FA得到使得检测概率P_D最大的判决门限其中，判决门限和虚警概率P_FA的关系为：

其中，μ和σ分别为噪声检测统计量的均值和方差，Q(x)为右尾概率函数。