[发明专利]一种基于GCLM-网格搜索算法的声发射源定位方法

权利要求书

1.一种基于GCLM-网格搜索算法的声发射源定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，对于三维空间结构上的声发射源，布置M个用于接收声发射源发出的声发射信号的传感器；所述传感器中将其中一个定为主传感器，其余的定为次传感器；在前述的三维空间内建立直角坐标系，使得声发射源的坐标为(x，y，z)，主传感器的坐标为(x₁，y₁，z₁)，各次传感器的坐标为(x_i，y_i，z_i)(i＝2，3…M，M为正整数，M≥4)；

步骤二，通过信号处理方法获得主传感器与各个次传感器接收到信号的时间差t_i1，建立测量向量R；

步骤三，以状态向量X来表征声发射源的位置和声发射信号从声发射源到达主传感器的时间；定义状态向量X＝(x，y，z，T)^T，其中(x，y，z)为声发射源的坐标，T为声发射信号从声发射源到达主传感器的时间；

步骤四，将声发射定位问题转化为最优化求解问题，构造目标函数进行迭代求解状态向量X，其中：

目标函数表达式为：

式中：F＝[f₁，f₂，f₃…f_M]^T为函数向量；

步骤五，采用GCLM-网格搜索算法来进行迭代求解，计算状态向量X的最优解，并以满足迭代次数或迭代终止条件的最后一次迭代出的状态向量X最优解作为声发射源位置。

2.根据权利要求1所述的一种基于GCLM-网格搜索算法的声发射源定位方法，其特征在于，用于步骤五中采用GCLM-网格搜索算法求解状态向量X，包括以下步骤：

步骤一，为了求解目标函数，利用迭代公式(2)的迭代解d_k来确定真实解的搜索方向，对近似解X_k进行修正，其表达式为：

式中：k为迭代次数；J_k为第k次迭代的雅可比矩阵；I为单位矩阵；μ_k为正则化参数；d_k为迭代解的修正值；

步骤二，利用信赖域半径α_k来修正正则化参数μ_k，其表达式为：

步骤三，第k步迭代的实际下降量Ared_k和预估下降量Pred_k，其表达式为：

Ared_k＝||F_k||²-||F(X_k+d_k)||² (4)

Pred_k＝||F_k||²-||F_k+J_kd_k||² (5)

步骤四，取上式，代入迭代公式(2)求解d_k，并使用式(6)计算r_k，其表达式为：

r_k＝Ared_k/Pred_k (6)

其中：r_k用来决定是否接受步长d_k以及调整迭代过程中因子α_k的大小；

步骤五，求解出r_k后，使用式(7)和式(8)求解X_k+1和α_k+1，其表达式为：

步骤六，判断迭代终止条件或预先设定的迭代次数是否成立，若成立，则得到迭代解；否则，返回步骤一继续循环，直到满足迭代终止条件；

步骤七，以GCLM算法的迭代结果为中心点，确定初始搜索区域，并将搜索区域划分为若干个网格，形成N个网格顶点；针对每个网格顶点构造一个代价函数，其代价函数最小值所对应的网格点位置就是最优定位点。

3.根据权利要求1所述的一种基于GCLM-网格搜索算法的声发射源定位方法，其特征在于：所述的信号处理方法为广义互相关法。

4.根据权利要求1所述的一种基于GCLM-网格搜索算法的声发射源定位方法，其特征在于：所述的迭代次数由预先设定或迭代终止条件确定；该迭代终止条件为‖J_k^TF_k‖≤ε。