Page 159 - 《应用声学》2020年第3期

第 39 卷 第 3 期 王强等： 输气管道泄漏的波达时差交叉定位方法 479

表 3 定位结果
Table 3 Results of localization

M 1 、N 1 M 2 、N 2 M 3 、N 3
泄漏点
孔径 1 孔径 2 孔径 3 孔径 1 孔径 2 孔径 3 孔径 1 孔径 2 孔径 3
误差/m 误差/m 误差/m 误差/m 误差/m 误差/m 误差/m 误差/m 误差/m
A 1 0.56 0.89 1.98 0.22 0.68 1.36 0.06 0.11 1.01
0.10 0.19 1.05 0.07 0.12 1.00 0.02 0.08 0.89
A 2
A 3 0.03 0.15 1.36 0.05 0.08 1.25 0.03 0.17 1.61
0.89 1.34 2.36 0.50 0.69 1.67 0.03 0.05 0.97
B 1
B 2 0.49 0.89 3.47 0.35 0.89 2.58 0.02 0.05 0.76
B 3 0.63 0.77 1.63 0.49 0.57 1.58 0.01 0.05 0.58
0.95 1.88 2.00 0.81 1.82 3.93 0.65 1.86 1.50
C 1
C 2 0.78 1.31 2.95 0.50 1.07 4.20 0.39 1.01 2.36
1.13 2.06 3.56 0.66 1.50 2.51 0.40 0.80 2.01
C 3

综上所述，使用本文方法进行泄漏定位时，在 阵列孔径对定位精度的有益影响。
有效信号检测范围内，应增大阵列布放间距；在不影
响远场声源判据成立的前提下，应使用较大孔径阵
参 考 文 献
列；当定位结果偏离y 轴时应适当调整阵列位置，以
保证泄漏点位于y 轴附近，提高定位精度。 [1] 崔丽娟, 高文华, 杨亦春, 等. 一种用于高压输气管道泄漏检
测的次声传感器的研究 [J]. 应用声学, 2013, 32(2): 144–151.
5 结论 Cui Lijuan, Gao Wenhua, Yang Yichun, et al. An in-
frasonic sensor for high pressure gas pipeline leakage
detection[J]. Journal of Applied Acoustics, 2013, 32(2):
为实现对管道泄漏远场声源的三维定位，本文 144–151.
使用交叉定位法对现有 TDOA 定位方法进行了改 [2] Mahmutoglu Y, Turk K. Received signal strength differ-
ence based leakage localization for the underwater natural
进。将泄漏声源视为远场声源并使用 TDOA 法进
gas pipelines[J]. Applied Acoustics, 2019, 153: 14–19.
行不同位置的两次定向，提出空间不相交直线的 [3] Mostafapour A, Davoodi S. A theoretical and experimen-
伪交点求取方法，对两组空间方位进行交叉求取交 tal study on acoustic signals caused by leakage in buried
gas-filled pipe[J]. Applied Acoustics, 2015, 87: 1–8.
点，从而完成定位。针对本文信号采样率高、频率低
[4] Sun J D, Xiao Q Y, Wen J T, et al. Natural gas pipeline
的特点，选取基本互相关法进行延时估计。建立管 leak aperture identification and location based on local
道泄漏定位实验平台，对阵列孔径、布放间距以及 mean decomposition analysis[J]. Measurement, 2016, 79:
147–157.
泄漏位置等因素对定位精度的影响进行了实验分
[5] 吴江涛, 胡定玉, 方宇, 等. 基于 Group Lasso 的多重信号分
析。定位结果表明：适当提高阵列间距、增大阵列孔 类声源定位优化算法 [J]. 应用声学, 2019, 38(2): 261–266.
径以及调整阵列指向，能够提高定位精度；与现有 Wu Jiangtao, Hu Dingyu, Fang Yu, et al. An optimized
multiple signal classification algorithm based on Group
TDOA法相比，基于交叉定位改进的TDOA法对距
Lasso for sound localization[J]. Journal of Applied Acous-
离原点 4 m 以上远场泄漏声源的定位精度有明显 tics, 2019, 38(2): 261–266.
提升。 [6] 程雪, 王英民. 低复杂度的 MIMO 声呐协方差矩阵重构方
法 [J]. 应用声学, 2019, 38(4): 666–673.
由于实验条件所限，本文采用阵列先后两次布
Cheng Xue, Wang Yingmin. A low complexity covariance
放的方式进行定位，且阵元数和阵列孔径无法进一 matrix reconstruction method of MIMO sonar[J]. Journal
步扩大。实际定位中，应采用双阵列同时布放、采集 of Applied Acoustics, 2019, 38(4): 666–673.
[7] 穆为磊, 曲文声, 刘贵杰, 等. 搜索策略改进的波束形成定位
的方式提高定阵列参数的一致性和可控性，同时应
方法研究 [J]. 应用声学, 2017, 36(4): 298–304.
进一步探索更多阵元数、更复杂阵列模型以及更大 Mu Weilei, Qu Wensheng, Liu Guijie, et al. A study