專利名稱：一種發(fā)射源的時(shí)差定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)射源的定位方法，特別是涉及一種突發(fā)性聲發(fā)射 源的定位方法。
背景技術(shù)：
確定聲發(fā)射源的部位是聲發(fā)射檢測(cè)的主要目標(biāo)之一，也是評(píng)價(jià)聲發(fā) 射儀器的一項(xiàng)重要指標(biāo)。如何提高聲發(fā)射源的定位精度，最大限度地簡(jiǎn) 化聲發(fā)射源的定位工作，是聲發(fā)射檢測(cè)與評(píng)價(jià)以及聲發(fā)射監(jiān)測(cè)儀器性能 評(píng)價(jià)的一個(gè)重要指標(biāo)。因此，對(duì)聲源定位方法的改進(jìn)具有十分重要的意 義。
聲發(fā)射源定位方法按實(shí)現(xiàn)定位的方法原理，可分為時(shí)差定位法、區(qū) 域定位法、相關(guān)關(guān)系定位法和模式識(shí)別定位法等。
時(shí)差定位法根據(jù)同一聲發(fā)射源發(fā)出的信號(hào)到達(dá)不同傳感器的相對(duì)時(shí) 間差異以及傳感器布置的空間位置，通過聲發(fā)射源和傳感器間的幾何關(guān) 系列出方程并進(jìn)行求解，可得到聲發(fā)射源的位置。時(shí)差定位法通常假定 介質(zhì)聲傳播各向同性，傳播速度為常數(shù)，是目前應(yīng)用最普遍的聲發(fā)射源 定位方法。在實(shí)踐中，為了得到聲發(fā)射源位置的計(jì)算方程式并簡(jiǎn)化計(jì)算， 聲發(fā)射信號(hào)的接收器(以下稱傳感器)位置通常是按特定的規(guī)則的幾何 圖形布置的，根據(jù)傳感器布置的幾何圖形，時(shí)差定位法可分為正方形定 位法、正三角形定位法和球面三角形定位法等，但由上述各種方法推得的聲發(fā)射源位置確定的計(jì)算公式還是比較麻煩，致使聲發(fā)射源定位工作
比較繁瑣。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種不同于傳統(tǒng)的發(fā)射源定位的時(shí)差定位方 法，該方法信號(hào)傳感器布置的幾何圖形簡(jiǎn)單，確定聲發(fā)射源位置的計(jì)算 公式簡(jiǎn)潔，因此，可達(dá)到簡(jiǎn)化發(fā)射源定位工作的目的。本發(fā)明的方法還 可以方便地應(yīng)用到其他類似的定位技術(shù)。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種發(fā)射源的時(shí)差定位方法，該方法適用于相關(guān)的目標(biāo)定位，它包 括下述步驟
① 擁有一套可同時(shí)接收至少三個(gè)由同一發(fā)射源發(fā)出信號(hào)的接收處理 系統(tǒng)；
② 將上述系統(tǒng)的至少三個(gè)信號(hào)接收器按直線關(guān)系布置，并且各接收 器之間的距離為己知；
③ 接收發(fā)射源的發(fā)射信號(hào)，確定發(fā)射信號(hào)到達(dá)各信號(hào)接收器之間的
時(shí)差；
④ 建立坐標(biāo)系，推導(dǎo)出確定發(fā)射源位置的計(jì)算公式；
⑤ 將各己知參數(shù)代入確定發(fā)射源位置的計(jì)算公式，最終確定發(fā)射源的 位置。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是
信號(hào)傳感器布置的幾何圖形簡(jiǎn)單，確定聲發(fā)射源位置的計(jì)算公式簡(jiǎn) 潔，因此，可簡(jiǎn)化聲發(fā)射源定位工作。本發(fā)明的方法還可以方便地應(yīng)用到其他類似的定位問題中。
圖1為本發(fā)明方法的傳感器一種布置示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方法作進(jìn)一步的說明。 本發(fā)明依下列步驟進(jìn)行在待定位的聲發(fā)射源附近按直線分布布置， 至少三個(gè)信號(hào)傳感器，并記錄下傳感器之間的距離；監(jiān)視聲發(fā)射信號(hào)并 記錄信號(hào)到達(dá)各傳感器的時(shí)間差異；以待定聲發(fā)射源為坐標(biāo)原點(diǎn)，推導(dǎo) 出能確定聲源位置的計(jì)算公式；將上述傳感器之間的距離、聲發(fā)射信號(hào) 到達(dá)各傳感器的時(shí)差等參數(shù)代入上述計(jì)算公式，最終確定聲發(fā)射源的具 體位置。
實(shí)施例參見圖1所示，在平面直角坐標(biāo)系xoy中，坐標(biāo)原點(diǎn)為聲發(fā) 射源，y軸與直線AC平行，將三個(gè)傳感器按直線布置，分別置于A(Xo， Yq)、 B (Xo， Y0+LAB)、 C (X0， Y0+LAC)處，令OA=R， OB=R+Rab， OC=R+RAC。從聲源O (0， 0)發(fā)射的聲波到達(dá)置于B、 C處的傳感器相 對(duì)于其到達(dá)A處的傳感器的時(shí)差分別為1\3和TAC。若聲波的傳播速度 為V (可事先用模擬聲發(fā)射源測(cè)得)，WURAB=VTAB、 Rac=VTac，均可視 為己知量。
M(XQ， O)點(diǎn)為x軸與直線AC的交點(diǎn)，三角形MOA、 MOB、 MOC
均為直角三角形，由勾股定理知
'i 2"02+Y02 (1) .(i + i^)2=Z02+(y0+Z^)2 (2) ("D2=Z02+(y0+y2 (3)分別用(2)、 (3)式減去(1)式后整理得:
(4)
(5)
解由(4)、 (5)式組成的方程組得
(6)
(7)
將(6)和(7)式代入(1)式得:
由X。、、 YQ、 R中的任意兩個(gè)數(shù)據(jù)即可實(shí)現(xiàn)聲發(fā)射源的準(zhǔn)確定位。 Xo取正值還是取負(fù)值可用如下方法確定。在任意一個(gè)傳感器的一側(cè) 再增加一個(gè)傳感器(兩傳感器之間有適當(dāng)間隔，并具有相同的y坐標(biāo))。 例如在Ai點(diǎn)加一個(gè)傳感器，如果Ai點(diǎn)處的傳感器比A點(diǎn)處的傳感器 先接收到聲波信號(hào)，則X。取負(fù)值，即實(shí)際聲源在靠近Ai—側(cè)，并與圖l 中的坐標(biāo)原點(diǎn)O關(guān)于直線MC對(duì)稱；如果Ai點(diǎn)處的傳感器比A點(diǎn)的處 傳感器后接收到聲波信號(hào)，則X。取正值，即實(shí)際聲源就為圖l中的坐標(biāo) 原點(diǎn)O。
權(quán)利要求
1. 一種發(fā)射源的時(shí)差定位方法，該方法適用于相關(guān)的目標(biāo)定位，其特征在于，它包括下述步驟①擁有一套可同時(shí)接收至少三個(gè)由同一發(fā)射源發(fā)出信號(hào)的接收處理系統(tǒng)；②將上述系統(tǒng)的至少三個(gè)信號(hào)接收器按直線關(guān)系布置，并且各接收器之間的距離為已知；③接收發(fā)射源的發(fā)射信號(hào)，確定發(fā)射信號(hào)到達(dá)各信號(hào)接收器之間的時(shí)差；④建立坐標(biāo)系，推導(dǎo)出確定發(fā)射源位置的計(jì)算公式；⑤將各已知參數(shù)代入確定發(fā)射源位置的計(jì)算公式，最終確定發(fā)射源的位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聲發(fā)射源的定位方法，主要包括將至少三個(gè)信號(hào)接收器按直線關(guān)系布置，接收聲發(fā)射源所發(fā)出的信號(hào)，確定到達(dá)各信號(hào)接收器之間的時(shí)差，由信號(hào)接收器間的距離、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于信號(hào)傳感器布置的幾何圖形簡(jiǎn)單，確定聲發(fā)射源位置的計(jì)算公式簡(jiǎn)潔，因此，可簡(jiǎn)化聲發(fā)射源定位工作。本發(fā)明的方法還可以方便地應(yīng)用到其他類似的定位問題中。信號(hào)到達(dá)不同接收器的時(shí)差和信號(hào)傳播速度最終確定聲發(fā)射源的位置。
文檔編號(hào)G01S5/00GK101504455SQ20091001058
公開日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2009年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月6日
發(fā)明者張忠寧, 健 田, 金志浩 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)化工學(xué)院