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基于分布式传感器网络的地下浅层定位算法研究

发布时间:2018-11-23 06:08
【摘要】:基于震动波定位技术是一种集数据获取、数据传输、信号处理于一体的位置测量技术,广泛应用于煤矿勘探、室内、室外定位追踪等工程领域。在利用震动波进行地下浅层震源定位中,由于地下环境的复杂性,,震源定位精度不高。本文在分析研究传统定位方法的基础上,重点研究了基于网络传感器地下浅层震动信号高精度定位算法。 针对地下浅层震源定位问题,利用震源信号的走时,构建了无预测速度条件下的分布式时差定位(TDOA)模型,在分析研究最小二乘法、Chan氏算法、Taylor、Newton、拟Newton等传统目标定位算法以及遗传算法、粒子群算法等现代优化定位算法的基础上,提出了一种基于群波束时差信息的粒子群混合定位算法,通过改进粒子群种群筛选策略,加强搜索空间的关联性、各异性,实现了对地下震源的高精度定位;根据地下震源波传播特点及其群波波速的偏振特性,提出了一种自适应加权融合改进算法,通过剔除奇异传感器节点的无效定位数据,实现了在地下震源定位的解空间中的最优定位。 现场试验结果表明,在20m*20m*3m的浅层区域震动范围内,地下震源的三维位置的定位精度可达0.2m,并可计算出地下介质的传播速度。
[Abstract]:Based on vibration wave positioning technology is a kind of data acquisition, data transmission, signal processing in one of the position measurement technology, widely used in coal mine exploration, indoor, outdoor positioning and tracking and other engineering fields. Because of the complexity of underground environment, the accuracy of seismic source location is not high. Based on the analysis of the traditional localization methods, this paper focuses on the high precision localization algorithm of the underground shallow vibration signal based on the network sensor. In order to solve the problem of locating shallow ground seismic source, a distributed (TDOA) model of moveout location without predictive velocity is constructed by using the traveling time of source signal. The least square method, Chan's algorithm and Taylor,Newton, are analyzed and studied. On the basis of traditional target location algorithm such as quasi Newton, genetic algorithm, particle swarm optimization algorithm and so on, a particle swarm hybrid localization algorithm based on swarm beam-time difference information is proposed. The particle swarm selection strategy is improved by improving the particle swarm selection strategy. Strengthen the relevance of search space, the heterogeneity, to achieve a high-precision location of the underground earthquake source; According to the characteristics of underground seismic source wave propagation and polarization characteristics of group wave velocity, an improved adaptive weighted fusion algorithm is proposed, which can eliminate invalid localization data from singular sensor nodes. The optimal location is realized in the solution space of underground seismic source location. The field test results show that the location accuracy of the 3D location of the underground seismic source can reach 0.2 m in the shallow region of 20m*20m*3m, and the propagation velocity of the underground medium can be calculated.
【学位授予单位】:中北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:P631.4;TP212

【参考文献】

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本文编号:2350549

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