[发明专利]一种海底输气管道微泄漏声学检测定位方法

权利要求书

1.一种海底输气管道微泄漏声学检测定位方法，该方法基于高频高分辨率前视成像声纳对海底管道微泄露位置进行检测定位，首先，采用高分辨率算法获取气体微泄漏波束域数据，然后，根据区域分块原则估计自适应门限阈值进行微泄漏动态检测，结合泄漏气泡的区域分布特征剔除杂点干扰，最后，对数据进行微泄漏特征约束并大致判断气泡密集程度，检测出气泡微泄漏并对微泄漏位置进行定位；

所述方法具体包括以下步骤：

1)首先，利用水下无人机器人搭载高频前视成像声纳，获取海底管道微泄漏声纳探测回波数据，利用常规波束形成方法形成多波束域数据，并采用高分辨率算法处理波束域数据以获取高清晰的泄漏气泡数据；

2)对于步骤1)获得的泄露气泡数据进行分块处理，分块的大小主要依据微泄漏气泡分布区域面积获取；求取每块区域的波束域数据幅值的均值及泄漏气泡分布密集区域，所述泄露气泡分布密集区域为分块区域幅值均值的最大值；并将分块区域幅值均值的最大值乘以常数以获得自适应门限阈值；

3)根据步骤2)获取的自适应门限阈值，进行疑似微泄漏气泡点的检测，并根据检测点的分散程度剔除杂点干扰；

4)对于步骤3)中剔除杂点干扰的疑似微泄漏气泡点，进一步采用区域特征约束，根据前视声纳对微泄漏探测的特征，将疑似微泄漏气泡点约束在矩形区域内，并结合区域内气泡分布的密集程度，完成海底输气管道的微泄漏检测；

统计约束矩形区域内的疑似微泄漏气泡检测点的数据M_c，若M_c大于设定的区域气泡密集程度门限值，则此区域为管道微泄漏区域，并得出微泄漏矩形框的中心点位置(θ₀,r₀)，其中，θ₀为方位值，r₀为距离值；

5)根据步骤4)获得的微泄漏矩形区域的方位值和距离值(θ₀,r₀)，并结合水下无人机器人的经纬度值，在地球坐标系下实现对于海底输气管道泄露的定位。

2.根据权利要求1所述的海底输气管道微泄漏声学检测定位方法，其特征在于，所述步骤2)中求取每块区域的波束域数据幅值均值的表达式为：

其中，B_f(i,j)是第(i,j)点的波束域幅值，N_L1表示每块区域方位向长度为L1对应的波束数目，N_L2表示每块区域距离向长度距离向长度为L2对应的采样点数目；

同时，获得自适应门限阈值的表达式为：

C＝ηmax(P_i,j)                     (2)

其中，C为自适应门限阈值；η为常数。

3.根据权利要求1所述的海底输气管道微泄漏声学检测定位方法，其特征在于，所述步骤3)中根据检测点的分散程度剔除杂点干扰的表达式为：

其中，r(j)是疑似微泄露气泡检测点的距离向值，是超过步骤2)自适应门限阈值检测点的距离向均值，μ为比例系数，L2为每块区域距离向长度。

4.根据权利要求1所述的海底输气管道微泄漏声学检测定位方法，其特征在于，所述步骤4)中将疑似微泄漏气泡点约束在矩形区域内的表达式为：

其中，θ(i)是疑似微泄漏气泡检测点的方位向值，是步骤3)剔除杂点干扰的疑似微泄漏气泡检测点的方位向均值，是步骤3)剔除杂点干扰的疑似微泄漏气泡检测点的距离向均值；L1为每块区域方位向长度。

5.根据权利要求1所述的海底输气管道微泄漏声学检测定位方法，其特征在于，所述步骤5)中在地球坐标系下实现海底输气管道泄露定位的表达式为：

long2＝long1+r₀*sinθ₀/[γ*cos(lat1)*2π/360]       (5)

lat2＝lat1+r₀*cosθ₀/(γ*2π/360)            (6)

其中，*是相乘运算，(long1,lat1)为水下无人机器人的经纬度，(long2,lat2)为海底管道微泄漏位置的经纬度，γ是地球的平均半径。