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。     

基于走时拟合的微震源定位及拾震器布阵研究

为解决国内常见微震源定位技术存在的震源定位精度及其可靠性都较低的问题,提出采用匀速P波和走时拟合的震源定位方法,编制了基于Matlab的震源定位程序。对设想的不同油井压裂微震监测中拾震器布阵方案进行震源定位,绘出了震源定位点的三维坐标误差图,比较其定位精度并选出合理的拾震器布阵方案。仿真结果表明,该方法可提高震源的定位精度,同时可根据得到的震源定位误差图分析,在拾震器利用率最高的情况下,选出准确、合理、有效的拾震器布阵方案。     

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D值理论的微震监测台网优化布设

基于D值理论,考虑矿山工程实际情况,引入微震事件概率因子、监测区域重要性因子和台网布设可行性因子重新构建了台网优化目标函数.以某磷矿顶板突水的微震监测为例,对全矿区按照监测区域重要性、台网布设可行性等因素进行分区,采用专家权重法分别给出了相关因子的参考值.按照影响因子取值差异将整个监测区域再次分区,给出了分区后目标函数的积分形式,其中各监测区域控制点坐标即为相应的积分上下限.基于文中提出的微震监测网络的动态优化设计原则,最终给出了该磷矿微震监测台网布设方案.爆破试验表明,本文提出的台网布设方案具有一定的合理性和准确性,三个坐标方向的平均定位误差为6.74 m,最大为10.05 m,空间定位误差为12.51 m,定位精度可满足工程监测需要.     

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.     

一种微震震相到时自动拾取方法

震相初至到时的自动拾取是微震监测中一个关键问题,是实现震源定位及震源机制解释的前提和基础。针对微震信号固有的低信噪比、非线性、非平稳等特征,提出了一种震相初至自动拾取方法。首先,应用小波阈值降噪法对采集到的含噪微震信号进行降噪处理,降低人工采集时机械类振动噪声对微震震相初至拾取的干扰;然后使用STA/LTA对降噪后的微震信号进行预拾取,获得震相初至的大致时刻;以该时刻为基准,分别向前向后各截取500个采样点构成一个时间窗口,在该时间窗口内应用AIC准则法精确求取震相初至。为验证本文方法的有效性,以人工拾取的到时为基准,误差在±10ms之内视为准确拾取。实验结果显示,本文方法对低信噪比微震信号拾取的准确率为95.79%,较单纯使用STA/LTA及AIC方法准确率分别提高了9.78%及10.08%。     

机载激光对管道自主定位误差的灵敏性分析

针对机载激光对埋地天然气管道自主定位这一特殊应用背景,对其定位原理进行研究,阐述其实现方法,分析激光对管道定位精度影响的因素,介绍定位误差建模方法。以载机位姿误差为例,给出定位误差敏感误差源的辨识方法和步骤。结果表明:载机的位姿精度是影响定位精度的主要因素,俯仰角误差对地面点误差影响最大,滚转角误差对地面点误差的影响较小,地面点的定位误差几乎不受载机高度误差的影响。分析结果提高了定位误差避免和误差补偿的效率。     

矿山微震定位计算与应用研究

结合矿山震动波多点释放的特点,研制一套矿山微震多通道监测定位系统。根据牛顿迭代法目标定位原理,应用多通道监测定位系统对矿山微震定位进行研究。结果表明,该系统可实现对矿山震源位置的精确定位,能预报可能发生的矿山地质灾害,且传感器阵列监测范围内的震源定位误差小于10m。     

高精度微震定位采场支承压力分布特征

为定量分析煤矿采场支承压力分布特征,采用微地震监测技术对采场支承压力进行了研究。提出了一种能够显著提高震源定位精度的速度模型反演方法,构建了求解分层速度模型的目标函数。在陕西省境内某矿布置井地联合微震监测系统,并采用标定炮的方式验证了水平分层速度模型井地联合监测方案的定位精度明显高于近水平单一速度模型监测方案。采用水平分层速度模型对监测区域内微震事件进行高精度定位,并结合矿山压力理论,对采场支承压力分布规律与微震事件频次、能量之间的特征进行了研究。结果表明:正常回采过程中受采动影响的超前支承压力范围是工作面前方0～90 m,工作面前方40～70 m范围内为高应力集中区,上、下顺槽的侧向支承压力影响范围分别为0～70 m和0～80 m;研究结果为微地震监测技术在矿山工程领域的应用提供了一定的参考依据。     

老年服务机器人视觉定位方法研究

提出一种视觉定位方法对影响老年服务机器人的视觉定位精度的摄像机标定、手眼系统标定以及三维重建3个部分进行优化.首先对多幅标定图像的结果进行最小二乘处理,剔除大权重的误差样本以减小标定的统计误差;通过建立过渡空间坐标系的方法来对手眼系统进行标定,减少多次计算转移矩阵所造成的累积误差;利用最小二乘拟合精确确定目标的匹配点,...     

基于小波变换的双端输电线路行波故障定位

为了消除行波波速不确定性和线路弧垂对双端输电线路行波故障定位造成的误差影响,提出了一种在输电线路中间某一位置增加一个检测点的三测点定位方法;该方法首先对电流行波信号进行相模变换,得到相互独立的线模分量,其次对得到的线模分量进行小波分析,检测出行波波头到各测量点时间,最后代入相应的公式计算出故障距离; MATLAB仿真实验结果表明:该方法不受过渡电阻、行波波速、故障类型等因素的影响,测距误差较小,原理简单,具有较高的准确性和良好的适用性。     

裂缝监测方法研究及应用实例

利用微震裂缝监测技术,对某油田的A区块进行压裂裂缝监测。通过接收地层破裂时的微震信号和微震震源定位方法确定震源。了解震源的空间分布,从而确定裂缝的形态、方位、高度。分析裂缝发育与地应力的关系,并考虑地应力状态下天然裂缝和人工裂缝的综合影响,为下一步的优化压裂设计、优化井网做好准备,从而为低渗透油藏高效开发提供依据。     

三维空间标记点分布拓扑对计算机辅助骨科手术定位精度的影响

 空间配准是计算机辅助骨科手术的关键步骤,配准精度直接影响导航效果。本文针对基于二维图像的视觉配准方法,通过理论分析和计算机仿真,研究该方法常用的双平面定位标尺标记点分布拓扑对定位精度的影响,得到了标记点间距、数目等因素对定位精度的影响规律,给出了定位误差在空间上的分布特点。研究表明,增加标记点的数目和间距有助于减小定位误差;并且,在包络外接圆半径相等时,五点四边形的分布拓扑方式较四点矩形和四点三角形更优。     

集成测量系统中摄像机的标定方法

针对三坐标测量机(coordinate measure machine,CMM)与计算机视觉集成测量系统中摄像机的标定提出了一种简单、快速的标定方法.该方法把制作精度、定位精度高,运动范围广的CMM测头作为标定物,采用两步法对摄像机进行标定.标定过程中控制测头运动到指定位置,采集测头图像,用图像处理技术实现测头中心亚像素级定位,实现空间点和图像点的对应.标定方法简单,无需制作标定物,避免了标定物制作误差和角点定位误差的影响,可任意增加标定点的个数、指定标定点的位置.     

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。     

基于温度积分方法的大型数控机床光栅定位热误差建模及实时补偿

为了提高大型数控机床的光栅定位精度,提出了基于热特性分析的光栅定位热误差建模理论及补偿方法.阐述了光栅受热膨胀产生热伸长从而导致定位偏差的机理,并对光栅定位误差产生的影响及表现形式进行了说明.建立了光栅热伸长量和温升量的线性关系表达式.在光栅尺上均匀布置多个温度传感器,实时采集光栅尺多点温度,通过插值运算,拟合出光栅尺各点的温度值.由于在机床运动过程中,光栅尺各点的温升量不尽相同,采用对光栅尺各点温升量积分的方法,求出光栅各点热伸长量,建立了光栅定位热误差模型.利用自主研发的数控机床误差补偿系统,应用光栅定位热误差模型,对落地镗床TK6920进行光栅尺定位热误差补偿.结果显示:光栅定位热误差模型对运动过程中的光栅定位误差进行准确的预测,补偿后残差控制在15μm以内,定位精度提升90%以上,显著提高了光栅的定位精度.     

煤矿井下基于虚拟Radio-map及Markov链的定位算法

为了在煤矿井下获得更高的定位精度,提出一种基于虚拟Radio-map及Markov链的定位方法。结合井下复杂环境,采用信道衰减模型及线性插值法实现了动态衰减因子,建立虚拟Radio-map的同时降低了工作量;考虑到每处采样点接收信号强度分布先验假设和统计特征,在线阶段采用基于贝叶斯准则框架的加权核函数算法,为每个样本数据赋予一个以自身为"核心"的函数,构建的概率密度分布避免了确定模型带来的误差,从而提高了定位精度;为进一步优化定位结果,考虑先验概率对贝叶斯后验概率的影响,提出了基于高斯模型的Markov链定位算法,抑制了运动目标位置的大幅度跳变,使目标定位更加精确。实验表明,所提算法可以通过较低数据采集工作量达到一定的定位精度,满足井下目标定位需求。     

基于合作式照射源的双基地雷达的定位精度分析

根据双基地雷达对目标的空间定位,在极坐标系下,应用阵地标定信息0ε、β0和L及雷达测量信息εR、βR和Rs给出单基距离解算模型.分析了双基地雷达定位存在的误差源及相应的单基解算误差分布特性.针对高度8 000 m的典型目标,通过计算机仿真,对双基定位精度进行了综合分析,给出了误差分布图.根据仿真结果,在实际应用中,通过多部雷达坐标变换及加权融合,可以有效提高单基距离定位精度.     

WSN中存在测距误差的无锚点分布式自定位方法

无线传感器网络中,采用RSSI方法进行自定位时,测距误差会影响定位精度。提出了一种分布式的无锚点定位方法,在对测距误差进行正确估计的基础上,求得各节点的相对位置。首先将测距误差定义为一个目标函数,使用最速下降法来分布式地求解全局非线性优化问题,以使这个目标函数最小化,然后利用节点间的估计距离与实际测量距离的偏差值来修正节点的估计坐标。仿真实验对各种影响参数进行了评估,结果证明:在无锚节点且距离测量值存在误差的情况下,满足一定的节点连通度时,能够提高节点定位精度。     

隧道爆破力学模型相似材料配比的正交试验

以砂岩作为模拟对象,研究满足隧道爆破力学模型试验要求的相似材料配比问题.基于正交试验法,选取石英砂、重晶石粉、石膏、水泥和水为相似材料,设置以石英砂/固体、水泥/石膏、重晶石粉/(重晶石粉+石英砂)的质量比为3个因素,每个因素3个水平,共9组配比的正交试验方案.通过室内试验,得到相似材料的密度、单轴抗压强度、弹性模量和声波波速的实测数据.试验结果表明:相似材料的物理力学参数分布范围较广,可满足不同隧道模型试验对相似材料的配比要求.利用极差敏感分析法分析各因素对相似材料参数的敏感性,并通过各因素对相似材料参数影响的直观分析图,分析各因素对相似材料物理力学参数的影响规律.对试验数据进行多元线性回归分析和室内试验,发现最优配合比下的相似材料与原型砂岩的单轴应力-应变曲线具有相似的脆性破坏特征;相似材料物理力学参数的设计值和实测值误差较小.