[发明专利]异常TDOA存在下未知波速声发射源定位方法、系统及存储介质

权利要求书

1.一种异常TDOA存在下未知波速声发射源定位方法，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，利用TDOA测量值和各传感器坐标构建非线性双曲线方程，并通过引入两个中间变量V、K，将非线性方程组化为线性方程组；其中，V＝v²,K＝vr₀，v表示声发射信号的传播速度，r₀表示声发射源到参考传感器的距离；

设置线性方程组中各方程权重为1，对线性方程组进行求解得到普通最小二乘解；根据普通最小二乘解计算方程残差；

根据该方程残差估计方程权重，然后根据方程权重对线性方程组中各方程进行加权并计算权重最小二乘解；根据新的定位结果重新计算方程残差；如此反复直到方程残差的变化小于预设精度时停止迭代；最后一次迭代得到的方程残差即为最终稳定的方程残差；

对最终稳定的方程残差取绝对值得到绝对残差，并由小到大进行排序；计算各绝对残差的间距、全局距离和局部距离来获取全局距离和局部距离判据；当某一绝对残差的间距同时满足全局距离和局部距离判据时，该间距即为分割正常残差与异常残差的间距；该间距对应的绝对残差为临界残差值，大于该绝对残差的值即为异常残差，异常残差对应的TDOA为异常TDOA，并将其排除；

利用剩余正常的TDOA测量值和相应的传感器坐标重新构造TDOA线性方程组，并获得不受异常TDOA影响的声发射源坐标；

所述线性方程组为：

Aθ＝b

其中，x、y、z分别表示声发射源坐标的三个分量，x₀、y₀、z₀分别表示参考传感器坐标的三个分量，x_i、y_i、z_i分别表示第i个传感器坐标的三个分量，t_i,0表示第i个传感器与参考传感器之间的TDOA测量值，且i＝1,2,…,n，n为传感器中非参考传感器的个数；

所述普通最小二乘解为：

θ＝(A^TA)^-1A^Tb；

所述方程残差为：

ε＝b-Aθ

其中，ε_i表示线性方程组中第i个方程对应的方程残差，i＝1,2,…,n；

所述根据方程残差估计方程权重的具体公式为：

其中，w_i表示线性方程组中第i个方程对应的方程权重，λ_m为绝对残差的中位数，并设置λ_m的最低下限为0.05max(|ε_i|)；

所述权重最小二乘解为：

θ＝(A^TWA)^-1A^TWb

其中，W＝diag(w₁,w₂,…,w_n)，diag(·)表示生成一个以括号中元素为主对角线的对角矩阵；

所述各绝对残差的间距为：

d_j＝|ε_j|-|ε_j-1|,j＝2,3,…,n

全局距离为：

其中，

局部距离为：

其中，

j＝3,4,…,n

k₂＝2；

所述全局距离和局部距离判据为：

其中，k₂＝2，k₁的数值是根据在正态分布的方程残差集合中发现异常残差值的概率为P₀＝0.15来确定的。

2.一种异常TDOA存在下未知波速声发射源定位系统，其特征在于，包括数据处理模块；数据处理模块采用如权利要求1所述的异常TDOA存在下未知波速声发射源定位方法进行声发射源定位。

3.一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所述的异常TDOA存在下未知波速声发射源定位方法。