封閉空間液態(tài)場內(nèi)聲源定位方法研究.pdf

1、大型石油儲罐是石化行業(yè)中油品儲存的重要設施，是目前石油儲運中非常關鍵的環(huán)節(jié)。影響石油儲罐安全的因素中，罐底板腐蝕是最為主要和隱蔽的。進行先進的罐底腐蝕在線檢測技術的研究，對保障石油儲罐的安全穩(wěn)定運行具有重要的意義。本文針對基于游弋式傳感器的石油儲罐罐底腐蝕檢測技術中，需要解決的封閉空間液態(tài)場中聲源定位問題開展研究，提出相應的解決方法。本文的主要工作及研究內(nèi)容包括以下幾個方面：
　?。?）分析了石油儲罐罐底腐蝕檢測的國內(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方法。對游弋式傳感器所在的封閉空間液態(tài)場內(nèi)聲源定位面臨的問題，進行了分析。
　?。?）針對封閉空間液態(tài)場內(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。通過引入自適應衰減因子，避免了算法的發(fā)散，利用前次定位結(jié)果對本次測量數(shù)據(jù)進行修正，實現(xiàn)EKF的優(yōu)化。另外，采用粒子濾波方法實現(xiàn)定位估計，通過對時

3、延估計后驗概率的迭代處理，逐漸消除或削弱多途效應導致的偽峰的影響。這兩種定位方法具有較小的計算誤差和較好的穩(wěn)定性，為實現(xiàn)封閉空間液態(tài)場中目標定位提供了有力手段。
　?。?）針對封閉空間液態(tài)場中被動聲源定位的多途效應對時延估計的影響，提出一種基于擴展平均幅度差函數(shù)（AMDF）的廣義互相關的方法。通過信號的延拓抑制多途效應的影響，利用基于相位變換（PHAT）的廣義互相關，提高時延估計的魯棒性。通過對不同信號及多途情況下的實驗，表明該算

4、法能夠有效克服封閉空間液態(tài)場中噪聲干擾及多途效應的影響，提高了時延估計的穩(wěn)定性和準確性。
　?。?）針對封閉空間液態(tài)場中主動聲源定位的渡越時間（TOF）估計，提出基于擴頻信號的廣義互相關渡越時間估計方法和基于主成分分析（PCA）的渡越時間估計方法。采用m序列對發(fā)射信號進行直接序列擴頻調(diào)制，將采集信號進行解調(diào)后取相關結(jié)果的峰值作為渡越時間的估計值。通過對信號的協(xié)方差矩陣進行分解，得到由信號特征矢量組成的信號子空間及由噪聲特征矢量組成