【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及声源定位，尤其涉及一种基于平行嵌套阵列的气体管道泄漏定位方法。
技术介绍
1、气体管道在输送气体的过程中承受多种外力，如管道自身的重量、气体推力、风雪载荷、土壤压力、热胀冷缩引起的热应力、振动和地震等。这些外力作用可能导致管道损坏和气体泄漏，给生命财产带来威胁。气体泄漏造成资源浪费、环境污染，甚至火灾、爆炸、中毒等严重事故，对人们的安全构成潜在风险。因此，准确快速地检测和定位气体泄漏至关重要。其中，利用麦克风阵列采集气体泄漏时产生的声波信号，并通过波达方向估计技术实现泄漏声源定位是一种有效的方法。
2、通过使用麦克风阵列收集泄漏声波信号，可以精确地确定泄漏源位置，进而及时采取措施来防止事故扩大。这种技术不仅能帮助减小事故损失，还可以提升环境安全性和资源利用效率。因此，持续加强气体管道泄漏的监测和定位技术对于保障人们的生命财产安全具有重要意义，同时也有助于降低资源浪费和环境污染。通过不断改进和创新，能够进一步完善气体泄漏检测和定位技术，提升整体安全水平，为可持续发展做出积极贡献。
3、近年来，稀疏阵列因其能够有效提高阵列的自由度而备受关注，其中包括最小冗余阵列、嵌套阵列和互质阵列等。与传统阵列相比，稀疏阵列在保持性能的同时能够充分减少阵元数量，或在相同阵元数量的情况下获得更大的阵列孔径和更低的旁瓣级。通过优化阵元位置和加权求解，稀疏阵列改善了测向算法的精度、分辨率和自由度。其中现有大多数嵌套阵列doa(direction of arrival)估计算法只利用了阵列的协方差矩阵或互协方差矩阵，需
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于平行嵌套阵列的气体管道泄漏定位方法，旨在解决现有大多数嵌套阵列估计算法降低了泄露定位的效果的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于平行嵌套阵列的气体管道泄漏定位方法，包括以下步骤：
3、s1将平行嵌套麦克风阵列划分为第一子阵和第二子阵，并求得互协方差矩阵；
4、s2对所述互协方差矩阵进行向量化，去除冗余并截取连续虚拟阵元，并按照虚拟快拍数等于泄漏声源数个数的方式重构出虚拟接收数据；
5、s3基于所述虚拟接收数据构建一个二阶锥问题，并应用半正定规划的方法来求解所述二阶锥问题，得到求解声源向量；
6、s4基于所述求解声源向量多次划分细网格，进行优化求解，得到精确声源向量；
7、s5基于所述精确声源向量运用最小二乘求解信号对角矩阵，得到最终二维声源定位。
8、其中，所述将平行嵌套麦克风阵列划分为第一子阵和第二子阵，并求得互协方差矩阵，包括：
9、s11采用平行嵌套麦克风阵列划分为第一子阵和第二子阵来接收泄漏信号，得到第一输出表达式和第二输出表达式；
10、s12基于所述第一输出表达式和所述第二输出表达式求互协方差矩阵。
11、其中，所述对所述互协方差矩阵进行向量化，去除冗余并截取连续虚拟阵元，并按照虚拟快拍数等于泄漏声源数个数的方式重构出虚拟接收数据，包括：
12、s21对所述互协方差矩阵进行向量化，得到一维均匀线性阵列单快拍数据；
13、s22对协方差矩阵特征值分解，可以得出噪声功率，去除所述一维均匀线性阵列单快拍数据中的噪声影响，得到最终单快拍数据；
14、s23基于所述最终单快拍数据按照虚拟快拍数等于泄漏声源数个数的方式重构出虚拟接收数据。
15、其中，所述基于所述求解声源向量多次划分细网格，进行优化求解，得到精确声源向量，包括：
16、s41以所述求解声源向量为中心创建一个包含潜在声源位置的细网格；
17、s42将所述细网格的完备字典矩阵代入二阶锥约束进行优化；
18、s43返回步骤s41，直至所述细网格达到预设要求，得到精确声源向量。
19、本专利技术的一种基于平行嵌套阵列的气体管道泄漏定位方法，通过将平行嵌套麦克风阵列划分为第一子阵和第二子阵，并求得互协方差矩阵；对所述互协方差矩阵进行向量化，去除冗余并截取连续虚拟阵元，并按照虚拟快拍数等于泄漏声源数个数的方式重构出虚拟接收数据；基于所述虚拟接收数据构建一个二阶锥问题，并应用半正定规划的方法来求解所述二阶锥问题，得到求解声源向量；基于所述求解声源向量多次划分细网格，进行优化求解，得到精确声源向量；基于所述精确声源向量运用最小二乘求解信号对角矩阵，得到最终二维声源定位，本专利技术通过上述步骤减少估计过程中的运算量，提高运算性能，同时提高波达方向的估计精确度，解决了现有大多数嵌套阵列估计算法降低了泄露定位的效果的问题。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于平行嵌套阵列的气体管道泄漏定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的基于平行嵌套阵列的气体管道泄漏定位方法，其特征在于，
3.如权利要求2所述的基于平行嵌套阵列的气体管道泄漏定位方法，其特征在于，
4.如权利要求3所述的基于平行嵌套阵列的气体管道泄漏定位方法，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种基于平行嵌套阵列的气体管道泄漏定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的基于平行嵌套阵列的气体管道泄漏定位方法，其特征在于，
...【专利技术属性】
技术研发人员：汪诗皓，刘桠，汪友唯，莫朝凤，罗荣，庹奎，韩堃，
申请(专利权)人：重庆智能机器人研究院，
类型：发明
国别省市：
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