技術(shù)特征：

1.一種壓力波信號(hào)發(fā)生器，其特征在于，所述壓力波信號(hào)發(fā)生器安裝在管道內(nèi)檢測(cè)器法蘭(1)上，所述壓力波信號(hào)發(fā)生器隨管道內(nèi)檢測(cè)器在管道內(nèi)部前進(jìn)時(shí)產(chǎn)生壓力波信號(hào)；

所述壓力波信號(hào)發(fā)生器包括：取力輪(4)、支臂(5)、擺動(dòng)臂(6)、第一齒輪(7)、釋放器(8)、彈簧(9)、運(yùn)動(dòng)副(10)、螺桿(11)、減速機(jī)(12)、第二齒輪(13)；

管道內(nèi)檢測(cè)器法蘭(1)上設(shè)置第一支撐點(diǎn)(2)、第二支撐點(diǎn)(3)，取力輪(4)通過(guò)支臂(5)連接到第一支撐點(diǎn)(2)，擺動(dòng)臂(6)連接到第二支撐點(diǎn)(3)，擺動(dòng)臂(6)上安裝有釋放器(8)，釋放器(8)通過(guò)彈簧(9)與運(yùn)動(dòng)副(10)連接，運(yùn)動(dòng)副(10)通過(guò)螺桿(11)連接減速機(jī)(12)，取力輪(4)上安裝有第一齒輪(7)，減速機(jī)(12)連接有第二齒輪(13)，第一齒輪(7)、第二齒輪(13)嚙合。

2.一種基于權(quán)利要求1所述壓力波信號(hào)發(fā)生器的管道內(nèi)檢測(cè)器實(shí)時(shí)跟蹤定位方法，其特征在于，包括：

步驟1：管道內(nèi)檢測(cè)器在管道內(nèi)部前進(jìn)時(shí)，取力輪緊貼管壁向前滾動(dòng)，帶動(dòng)安裝在取力輪上的第一齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，第一齒輪驅(qū)動(dòng)第二齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)運(yùn)動(dòng)副將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，彈簧蓄力過(guò)程，驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)臂上移，蓄力到設(shè)定值時(shí)，釋放器動(dòng)作，在彈簧力的驅(qū)動(dòng)下，擺動(dòng)臂繞第二支撐點(diǎn)回位，產(chǎn)生一次壓力波；

步驟2：采集管道首端、管道末端的實(shí)時(shí)壓力信號(hào)，并進(jìn)行相空間重構(gòu)；

步驟3：構(gòu)建并訓(xùn)練壓力波混沌狀態(tài)預(yù)測(cè)模型M₁，同構(gòu)壓力波混沌狀態(tài)實(shí)時(shí)模型M₂和壓力波混沌狀態(tài)同步模型M₃；

步驟4：從相空間重構(gòu)后的實(shí)時(shí)壓力信號(hào)中檢測(cè)出壓力波信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的壓力波信號(hào)到達(dá)管道首端的時(shí)間到達(dá)管道末端的時(shí)間

步驟5：根據(jù)壓力波信號(hào)到達(dá)管道首端的時(shí)刻和壓力波信號(hào)到達(dá)管道首端的時(shí)刻計(jì)算管道內(nèi)檢測(cè)器到管道末端的距離，完成管道內(nèi)檢測(cè)器跟蹤定位；

管道內(nèi)檢測(cè)器到管道末端的距離；

$L_x=\frac{1}{2}(L_0-v\mathrm{\Δ}t),\mathrm{\Δ}t=t_1^{*}-t_2^{*}$

其中，L₀為管道首端到管道末端的距離，v為壓力波信號(hào)在管道內(nèi)介質(zhì)中的傳播速度，L_x為管道內(nèi)檢測(cè)器到管道末端的距離。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟2，包括：

步驟2.1：獲取管道首端、管道末端的歷史壓力信號(hào)，計(jì)算最佳嵌入維數(shù)和延遲時(shí)間；

步驟2.2：采集管道首端、管道末端的實(shí)時(shí)壓力信號(hào)，根據(jù)最佳嵌入維數(shù)m和延遲時(shí)間τ對(duì)實(shí)時(shí)壓力信號(hào)進(jìn)行相空間重構(gòu)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟3，包括：

步驟3.1：基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)離線(xiàn)構(gòu)建壓力波混沌狀態(tài)預(yù)測(cè)模型M₁，輸入為t時(shí)刻以前的壓力信號(hào)，輸出為t+1時(shí)刻的壓力信號(hào)；

步驟3.2：利用實(shí)時(shí)壓力信號(hào)及歷史壓力信號(hào)訓(xùn)練壓力波混沌狀態(tài)預(yù)測(cè)模型M₁；

步驟3.3：同構(gòu)壓力波混沌狀態(tài)實(shí)時(shí)模型M₂和壓力波混沌狀態(tài)同步模型M₃。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟4，包括：

步驟4.1：將相空間重構(gòu)后的實(shí)時(shí)壓力信號(hào)分別輸入到壓力波混沌狀態(tài)預(yù)測(cè)模型M₁、壓力波混沌狀態(tài)實(shí)時(shí)模型M₂和壓力波混沌狀態(tài)同步模型M₃，利用壓力波混沌狀態(tài)預(yù)測(cè)模型M₁輸出下一時(shí)刻的壓力信號(hào)預(yù)測(cè)值利用壓力波混沌狀態(tài)實(shí)時(shí)模型M₂輸出下一時(shí)刻的壓力信號(hào)實(shí)際值x_n+1，利用壓力波混沌狀態(tài)同步模型M₃輸出下一時(shí)刻的壓力信號(hào)同步值n＝N-(m-1)τ，N是歷史壓力信號(hào)的個(gè)數(shù)，m為最佳嵌入維數(shù)，τ為延遲時(shí)間；

步驟4.2：計(jì)算預(yù)測(cè)誤差T₁為設(shè)定的預(yù)測(cè)誤差閾值；若E₁＞T₁，執(zhí)行步驟4.6，否則返回步驟4.1；

步驟4.3：計(jì)算模型誤差T₂為設(shè)定的模型誤差閾值；若E₂＞T₂，更新壓力波混沌狀態(tài)同步模型M₃，否則指向步驟4.5；

步驟4.4：計(jì)算同步誤差T₃為設(shè)定的同步誤差閾值；若E₃＞T₃，進(jìn)行步驟4.5，否則返回步驟4.1；

步驟4.5：根據(jù)壓力波混沌狀態(tài)同步模型M₃的結(jié)構(gòu)同步壓力波混沌狀態(tài)預(yù)測(cè)模型M₁，返回步驟4.1；

步驟4.6：記錄當(dāng)前時(shí)刻為壓力波信號(hào)到達(dá)管道首端的時(shí)間或壓力波信號(hào)到達(dá)管道末端的時(shí)間：若當(dāng)前輸入的是管道首端的實(shí)時(shí)壓力信號(hào)，則記錄當(dāng)前時(shí)刻為壓力波信號(hào)到達(dá)管道首端的時(shí)間若當(dāng)前輸入的是管道末端的實(shí)時(shí)壓力信號(hào)，則記錄當(dāng)前時(shí)刻為壓力波信號(hào)到達(dá)管道末端的時(shí)間

6.權(quán)利要求2所述的方法采用的管道內(nèi)檢測(cè)器實(shí)時(shí)跟蹤定位系統(tǒng)，其特征在于，包括：

安裝在管道首端和末端的首端壓力傳感器模塊和末端壓力傳感器模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、FPGA中央處理單元；

管道內(nèi)檢測(cè)器在管道內(nèi)部前進(jìn)時(shí)，壓力波信號(hào)發(fā)生器周期性產(chǎn)生壓力波，首端壓力傳感器模塊、末端壓力傳感器模塊分別采集傳播到管道首端、末端的實(shí)時(shí)壓力信號(hào)，首端壓力傳感器模塊的輸出端、末端壓力傳感器模塊的輸出端分別連接各自的信號(hào)調(diào)理模塊，信號(hào)調(diào)理模塊連接A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端；A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接FPGA中央處理單元的輸入端。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述FPGA中央處理單元，設(shè)有：

相空間重構(gòu)模塊：采集管道首端、管道末端的實(shí)時(shí)壓力信號(hào)，并進(jìn)行相空間重構(gòu)；

模型構(gòu)建模塊：構(gòu)建并訓(xùn)練壓力波混沌狀態(tài)預(yù)測(cè)模型M₁，并利用訓(xùn)練好的壓力波混沌狀態(tài)預(yù)測(cè)模型對(duì)壓力波混沌狀態(tài)實(shí)時(shí)模型M₂和壓力波混沌狀態(tài)同步模型M₃進(jìn)行同構(gòu)；

信號(hào)檢測(cè)模塊：從相空間重構(gòu)后的實(shí)時(shí)壓力信號(hào)中檢測(cè)出壓力波信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的壓力波信號(hào)到達(dá)管道首端的時(shí)間到達(dá)管道末端的時(shí)間

跟蹤定位模塊：根據(jù)壓力波信號(hào)到達(dá)管道首端的時(shí)刻和壓力波信號(hào)到達(dá)管道首端的時(shí)刻計(jì)算管道內(nèi)檢測(cè)器到管道末端的距離，完成管道內(nèi)檢測(cè)器跟蹤定位。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述相空間重構(gòu)模塊，包括：

計(jì)算模塊：獲取管道首端、管道末端的歷史壓力信號(hào)，計(jì)算最佳嵌入維數(shù)和延遲時(shí)間；

相空間重構(gòu)模塊：采集管道首端、管道末端的實(shí)時(shí)壓力信號(hào)，根據(jù)最佳嵌入維數(shù)m和延遲時(shí)間τ對(duì)實(shí)時(shí)壓力信號(hào)進(jìn)行相空間重構(gòu)。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述模型構(gòu)建模塊，包括：

構(gòu)建模塊：基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)離線(xiàn)構(gòu)建壓力波混沌狀態(tài)預(yù)測(cè)模型M₁，輸入為t時(shí)刻以前的壓力信號(hào)，輸出為t+1時(shí)刻的壓力信號(hào)；

訓(xùn)練模塊：利用實(shí)時(shí)壓力信號(hào)及歷史壓力信號(hào)訓(xùn)練壓力波混沌狀態(tài)預(yù)測(cè)模型M₁；

同構(gòu)模塊：同構(gòu)壓力波混沌狀態(tài)實(shí)時(shí)模型M₂和壓力波混沌狀態(tài)同步模型M₃。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)檢測(cè)模塊，包括：

信號(hào)檢測(cè)模塊：將相空間重構(gòu)后的實(shí)時(shí)壓力信號(hào)分別輸入到壓力波混沌狀態(tài)預(yù)測(cè)模型M₁、壓力波混沌狀態(tài)實(shí)時(shí)模型M₂和壓力波混沌狀態(tài)同步模型M₃，利用壓力波混沌狀態(tài)預(yù)測(cè)模型M₁輸出下一時(shí)刻的壓力信號(hào)預(yù)測(cè)值利用壓力波混沌狀態(tài)實(shí)時(shí)模型M₂輸出下一時(shí)刻的壓力信號(hào)實(shí)際值x_n+1，利用壓力波混沌狀態(tài)同步模型M₃輸出下一時(shí)刻的壓力信號(hào)同步值n＝N-(m-1)τ，N是歷史壓力信號(hào)的個(gè)數(shù)，m為最佳嵌入維數(shù)，τ為延遲時(shí)間；

預(yù)測(cè)誤差判斷模塊：計(jì)算預(yù)測(cè)誤差T₁為設(shè)定的預(yù)測(cè)誤差閾值；若E₁＞T₁，則轉(zhuǎn)去記錄模塊；

模型誤差判斷模塊：計(jì)算模型誤差T₂為設(shè)定的模型誤差閾值；若E₂＞T₂，更新壓力波混沌狀態(tài)同步模型M₃；

同步誤差判斷模塊：計(jì)算同步誤差T₃為設(shè)定的同步誤差閾值；若E₃＞T₃，轉(zhuǎn)去同步更新模塊；

同步更新模塊：根據(jù)壓力波混沌狀態(tài)同步模型M₃的結(jié)構(gòu)同步壓力波混沌狀態(tài)預(yù)測(cè)模型M₁；

記錄模塊：記錄當(dāng)前時(shí)刻為壓力波信號(hào)到達(dá)管道首端的時(shí)間或壓力波信號(hào)到達(dá)管道末端的時(shí)間：若當(dāng)前輸入的是管道首端的實(shí)時(shí)壓力信號(hào)，則記錄當(dāng)前時(shí)刻為壓力波信號(hào)到達(dá)管道首端的時(shí)間若當(dāng)前輸入的是管道末端的實(shí)時(shí)壓力信號(hào)，則記錄當(dāng)前時(shí)刻為壓力波信號(hào)到達(dá)管道末端的時(shí)間