影响微震震源定位精度的主要因素分析

 微震震源坐标是微震监测最基本和最重要的参数之一,定位精度的高低直接影响着微震分析的结果。研究分析了微震震源定位精度的影响因素,台站误差,速度误差及由优化算法带来的误差。采用优化算法确定震源的坐标及震源事件的发生时间时,不同算法求解的源坐标值相差很大,为此,如何选取合理的优化算法意义重大。将麦夸特法(LM)、简面体爬山法(SM)、准牛顿法(QN)、最大继承法(MIO)、自组织群移法(SOMA)、麦夸特法与全局优化算法(LM-GO)、简面体爬山法与全局优化算法(SM-GO)、准牛顿法与全局优化算法(QN-GO)、最大继承法与全局优化算法(MIO-GO)应用到震源定位中,分析不同算法对震源定位精度的影响。研究发现单纯使用MIO、QN、LM很容易陷入局部最优值,选用时应慎重,联合使用全局最优算法可以显著提高定位精度。SOMA、SM-GO、MIO-GO、LM-GO计算结果较为稳定,定位精度高,建议在声发射源与震源定位时优先选用。     

基于误差最小原理的微震震源参数反演

为减小矿山地质、岩性、施工等因素对震源参数测量精度的影响,提出一种基于误差最小原理的震源参数反演算法(均匀速度模型),在目标函数取最小值条件下拟合出最优震源参数。研究结果表明:无论是对内场震源点还是对外场震源点进行定位分析,提出的反演方法比传统的定位算法具有更高的定位精度。克服传统方法由于现场实测波速与真实波速之间存在误差而影响到拟合精度的缺点,可满足实际工程监测需要,研究结果可为相关工程的微震准确定位提供参考和借鉴。     

基于因素分布模型的微震定位精度敏感性分析

根据微震定位方程,基于误差最小原理,构造微震定位精度敏感性评价的输入输出数学模型,选取震源点到各检波器之间距离测量误差、微震波波速标定误差和信号到时拾取误差3个影响因素作为分析因子。从信息熵的角度,分析因素分布密度函数,并通过泛函变分求得相应表达式。采用正交法设计16组方案,根据分布函数求取因素各水平值,进行全局敏感性分析。研究结果表明:3个因子取值在给定区间内均符合均匀分布;无论是对内场震源点还是外场震源点,微震波波速误差,是对定位结果影响最大的因素,各因子对定位精度影响的主次顺序为:Ve,Te,De;对于内场震源点,3个因素对定位精度均有高度显著影响。但对于外场震源点,可能由于因素之间的交互作用或者试验误差影响,仅微震波波速标定误差对定位精度有高度显著影响。相关研究可为微震监测的准确定位等提供针对性指导。     

双差定位法在龙门山断裂带震源重定位中的应用

为研究龙门山断裂带附近地区的地震波衰减特征,通过双差定位法对龙门山断裂带653个地震重新进行了精确定位。结果表明:重新定位后震中经纬度和震源深度的精度均得到改善,没有了震源深度为0的地震,最小震源深度为0.8 km,10~20 km深度存在明显的发震层;重新定位后震源的测定误差在E-W方向平均为1.49 km,在N-S方向平均为1.41 km,在垂直方向平均为1.91 km。可见双差定位法的定位精度较高,研究成果可用于计算龙门山断裂带附近地区地震记录的震源距离和获取SH分量。     

基于北斗差分信息的GPS广域差分定位技术

详细讨论了北斗-GPS广域差分系统数据处理的方法,实现了一种利用普通的单频GPSOEM板及北斗接收模块接收相关数据来实现差分定位的方案,编制了北斗-GPS差分算法。应用本方案进行用户定位,可将定位精度从原来的25 m定位误差圆提高至水平方向优于3m、高程方向优于4m的定位精度。经实践证明,本方案简便可行,易于实施,是一种精度较高的导航方法。     

红透山铜矿微震监测系统及其应用

针对红透山铜矿深部地压活动频繁现状,建立矿山微震监测系统,通过构建红透山铜矿三维地质模型,优化传感器布设方案,对深部地压活动规律进行连续实时监测.通过微震监测结果与实际爆破震源对比,监测系统对于传感器监测范围内震源的定位误差小于5m,表明微震监测系统对于人工震源具有很高的定位精度.微震监测系统能够连续实时地对地压活动进行监测,捕捉由地压活动引起的微震活动信息,并实现微震源定位,这对开展矿山动力灾害的预测研究具有重要的现实意义.     

基于空域的网格匹配定位算法

提出一种基于空域的网格特征匹配定位算法,利用信号衰减模型,将信号空间的匹配计算变换为距离空间的匹配计算,并计算相似度,选出最邻近的目标网格,最后通过加权计算进行精确求解.该方法有效降低非线性空间匹配带来的位置相似度误差,利用网格匹配算法的思想,进一步降低了定位误差,提高了定位精度,与基于信号强度的K近邻算法和基于信号强度的网格匹配算法相比,所提出的基于空域网格匹配算法降低了定位误差,定位精度提升近10%,满足了目前室内高精度定位需求.     

基于水平直线阵舰船目标近距离定位方法

为弥补聚焦波束形成声图测量方法定位精度受限的不足,提出通过修改声图测量网格及测量频率来实现舰船目标近距离精确定位的方法.海试结果表明,在舰船目标距离直线阵400 m内,定位误差可小于5 m.     

数控机床的数控系统误差补偿浅析

数控机床的定位误差和重复定位误差是影响数控机床精度的重要因素,而误差的补偿成为提高定位精度和重复定位精度的主要措施,本文以华中数控系统为例介绍了通过数控系统进行定位误差和重复定位误差补偿的方法,与通过调整机械结构方法相比,具有方便,高效、可靠,效果良好的特点。     

微地震逆时聚焦定位算法的模拟实验研究

微地震事件的位置可由波动方程逆时聚焦获得,然而在实际应用中稀疏或有缺陷的观测系统会对定位结果产生较大影响,导致定位结果可能存在偏差及假象。提出以峰值信噪比和定位椭球半轴长作为定量评价定位结果清晰度与精度的新标准。通过地面与井下监测的模拟算例综合考察波形加载方式、成像条件、接收器密度、覆盖范围及多震源对定位结果的影响,并以此指导实际的微地震数据采集方案。模拟实验结果表明,混合逆时聚焦可调整定位精度与计算量,是一种较为灵活的波形加载方式;多尺度互相关成像条件具有较高的精度与分辨率,可满足实际定位需求;逆时聚焦定位结果的分辨率与精度分别取决于接收器密度与覆盖范围;由于多震源的互相干涉,分辨多震源需要更苛刻的采集条件。     

基于时延差特征参数判别的牛顿迭代振源定位搜索算法

 时差定位系统的定位精度, 主要受时间差测量和传感器几何分布的影响。由于受环境的复杂性、目标的移动性和定位的实时性制约, 时延差准确与否一直是困扰研究人员的问题。本文提出一种基于信号特征参数判别的时延差误差估计方法, 应用该方法分别对牛顿迭代搜索定位算法的搜索初值和结束条件进行了改进:首先利用各传感器的特征信息, 确定各传感器信号的信度;其次, 选择3 个可信度高的传感器进行目标定位, 其结果作为牛顿迭代搜索的初值, 避免了传统方法确定初值的复杂繁琐的计算;第三, 将各传感器的信度作为牛顿迭代搜索结束条件的权值, 使得结束条件更合理、更贴近实际。实验证明了本算法定位精度高、鲁棒性强。     

基于Wigner-Ville时延分析的传感器网络定位方法

到达时间差(TDOA)定位是根据各个传感器接收信号的时差来实现目标定位的,时延估计的准确程度直接影响到定位的精度。从信号能量角度出发,根据Wigner-Ville变换得出一种时频能量分布,通过对应频率下能量的最大值来确定信号的到达时间,进而确定出时间差,同时计算了振动信号在实验介质中的传播速度,最终实现了振动定位的目的。试验结果表明,基于WVD时频能量分析的方法有利于减少实际测量环境下的振动源定位误差,从而提高定位的精度。     

基于电磁辐射到达时差的电弧故障定位及精度

为了实现利用电磁辐射信号进行配网电弧故障定位,提出了一种基于到达时差(time difference of arrival, TDOA)方法的Chan-LM协同定位算法。该算法采用Chan算法快速获得的初始点,再经过LM(Levenberg-Marquart)算法迭代修正定位结果。仿真分析了TDOA定位算法、电磁辐射传感器配置对定位精度的影响,结果表明Chan-LM协同算法比Chan算法的定位误差减小40%,参考主站位于中心位置的Y形布站方式,传感器所在海拔高度相同时的监测区域整体定位准确度较高。利用实测电弧电磁辐射波形验证了Chan-LM协同算法能够有效改善定位精度,为基于电磁辐射TDOA的电弧定位策略应用提供参考依据。     

基于病毒体投射机制的移动无线传感网节点定位算法

为解决当前移动无线传感网节点定位方案存在感知过程复杂、定位准确度不高,难以适应节点拓扑变化频繁的实际场景等不足,提出了一种基于病毒体投射机制的移动无线传感网节点定位算法。首先,鉴于当前直接测序方案及间接测序方案均存在抗噪能力差的不足,设计了多点定位方案,引入多个锚节点联合定位,定位过程中采用迭代方式降低接收信号强度指示(received signal strength indication,RSSI)误差,有效解决了定位过程中存在的圆环分布现象。随后,考虑移动无线传感网节点存在的拓扑漂移速度较快,且坐标存在随机分布的规律,将锚节点看作病毒体,将移动无线传感网节点看作子病毒体,并针对病毒体-子病毒体之间存在随机拓扑规律,引入了病毒体投射机制,并通过迭代方式设计距离定位方案,模拟移动无线传感网定位过程中定位节点与待定位节点之间的拓扑漂移关系,提高网络对定位过程的感知能力。最后,引入权重调节机制对定位坐标进行误差消除,进一步提高网络定位精度与感知性能,强化对移动状态下节点间拓扑的感知与监控,减少网络抖动对定位过程的影响。仿真实验表明,本文算法与当前常用的凸优化的无线传感网障碍环境下定位算法(location algorithm in wireless sensor network obstacle environment based on convex optimization,OECO)及基于精确定位机制的改进DV-HOP算法(on improved DV-Hop localization algorithm for accurate node localization in wireless sensor networks,AN-DV-Hop)相比,具有更高的定位收敛速度和更低的定位误差低。     

基于波束形成的三维传声器阵列仿真

为研究基于传声器阵列的声源定位技术在户外环境下实现全方位、高效、便捷的声源信号定位,通过使用波束形成声源定位算法,在考虑传声器阵列的拓扑结构特性下,对各个三维阵列进行声源定位数值仿真。为验证不同阵列的传声器阵列定位效果,基于波束形成算法使用Matlab对相同阵元数不同分布阵型的三维传声器阵列声源定位进行仿真。结果表明：相同阵元数不同分布阵型的三维传声器阵列定位声源点的定位精度存在不同的差异,且基于波束形成的三维旋排球阵列传声器阵列在全方位声源定位中结果精确度最高。可见设计传声器阵列时,应该要充分考虑到阵元个数、阵列孔径的大小及阵元间距对阵列声源定位的影响。     

基于高斯混合模型的无线传感器网络定位算法

针对距离误差对定位结果的影响, 提出一种基于高斯混合模型的无线传感器网络定位算法. 该算法将高斯混合模型方法引入到无线传感器网络的定位问题中, 通过高斯混合模型分析找出误差较大的距离信息并将其剔除, 对剩余距离信息使用三边测量定位法进行定位求解, 同时结合加权定位算法进行位置估计. 仿真实验结果表明, 改进算法能提高定位精度, 且定位结果更稳定.     

基于Android的室内定位系统的研究与实现

为满足定位市场的服务需求,改进传统的定位技术在室内使用存在着定位精确度低、耗电量大等缺点,作者对基于WiFi位置特征匹配的室内定位技术进行了深入研究,分析了各种因素对WiFi信号的影响以及一些常用定位算法的对比,通过在特征库建立阶段采用高斯过滤法剔除误差较大的信号强度值,提高了数据库中采集值的数据精度.在定位阶段采用改进的K加权近邻法,将改进后的算法作为在线匹配算法,有效地避免定位过程中偶然的信号波动给定位带来误差,设计与实现了一个基于Android系统的WiFi室内定位系统.     

一种分布式无锚点定位算法的优化与实现

符合分布式和无锚点特点的定位算法一直是传感器网络节点定位技术的一个重要发展方向。通过对大量无锚点定位算法的分析,提出了一种符合分布式特点且定位精度较高的无锚点定位算法。为进一步提高该算法的节点定位精度,建立了该算法的误差模型,通过对其分析,提出了减少目标节点定位误差的方法。为衡量节点估计位置的准确程度,首先提出了2个指标——定位等级与可信度;然后以原算法为基础,利用提出的指标,按照误差分析得出的结论,设计了一种从目标节点邻居表中筛选出高精度邻居节点的优化机制,从而提高了目标节点的定位精度。计算机仿真分析表明,优化后的算法计算节点估计位置的有效性和可靠性均高于原算法,进而证明了这种优化设计的可行性。     

多元声阵被动声定位研究

针对五元空间声传感器阵列被动声定位中存在着对目标声源位置估计偏差较大的问题,提出了一种七元空间声传感器阵列被动声定位的数学模型,通过数学推导与计算给出了定位公式.利用误差分析理论对比了两种阵列的定位性能,得出了定位偏差与目标声源的俯仰角,方位角和时间延迟量的关系.使用这2种声阵对100个假设目标声源位置点进行估计计算,通过计算机仿真得出了七元空间声阵具有较高定位性能.