泥石流次聲信號篩選方法、發(fā)生定位方法、路徑監(jiān)控方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種泥石流次聲信號篩選方法、泥石流發(fā)生地定位方法、泥石流運動路徑實時監(jiān)控方法。針對現(xiàn)有技術中次聲定位存在未進行信號篩選、信號識別準確性低，不能精確坐標定位等缺陷，本發(fā)明提供一種泥石流次聲信號篩選方法。該方法首先通過信號時長、信號相關性、信號卓越頻率、聲壓4指標排除背景噪聲干擾，再采用最先異常信號主要分析、其后異常信號參照分析的方法，將多傳感器采集信號分兩路同時處理的方法保證對泥石流發(fā)生信號篩選的準確、高效。以此信號篩選方法為基礎，本發(fā)明還提供一種泥石流發(fā)生定位方法，可以對泥石流發(fā)生位點實現(xiàn)精確坐標定位，并進一步提供一種泥石流運動路徑實時監(jiān)控方法，可實現(xiàn)泥石流的可視化實時監(jiān)測。
【專利說明】泥石流次聲信號篩選方法、發(fā)生定位方法、路徑監(jiān)控方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種泥石流次聲信號篩選方法及利用其實現(xiàn)的泥石流發(fā)生地定位方法與泥石流運動路徑實時監(jiān)控方法，屬于泥石流災害減災領域。
【背景技術】
[0002]泥石流在形成和運動過程中，巖石層會因發(fā)生斷裂、摩擦、擠壓和撞擊溝床等現(xiàn)象而產生在空氣中穩(wěn)定傳播且蘊含重要地質信息的次聲波(簡稱次聲)。泥石流所發(fā)出的次聲信號的頻率、主頻振幅及持續(xù)時間等均有獨特特征。次聲傳播速度僅與溫度有關，與空氣密度、壓力等均無關，且其聲發(fā)射源是球面波，無方向性，在常溫空氣中可以344m/s的速度長距離傳輸，較泥石流的運動速度(5m/s?15m/s)快。同時，次聲頻率極低，容易衍射穿過地形等障礙物，具有極強的穿透力，可以穿越大氣、水體、土層、鋼筋混凝土構件等，能夠通過極小縫隙實現(xiàn)無阻礙的傳送。并且，次聲信號受大氣與水的粘滯作用衰減小，能夠為泥石流次聲波源遠距離監(jiān)測提供有利條件。利用次聲信號的特點，泥石流次聲傳感器可以接收流域源地崩塌物進入溝床，泥石流在溝床流動，出山口，進入堆積扇和進入主河道全過程的次聲信號。因而，能判斷泥石流發(fā)生和流動，主動地確定何時報警，其警報提前量為IOmin到30min不等。
[0003]利用次聲監(jiān)測泥石流災害的現(xiàn)有技術主要包括兩類:一、大多數用一個次聲傳感器監(jiān)測某個泥石流易發(fā)區(qū)，從而判斷該區(qū)域內是否發(fā)生了泥石流，這類技術無法判斷具體是哪條泥石流溝發(fā)生了泥石流以及無法實現(xiàn)泥石流流動過程中的實時監(jiān)控，更無法確定泥石流還有多長時間能到達危害對象，不能充分發(fā)揮減災作用；二、利用多個次聲傳感器沿直線布設，結合幾何關系推求泥石流發(fā)生地點距監(jiān)測點的距離，判斷發(fā)生泥石流的溝道。但這類技術前期均未進行泥石流次聲信號判識，對泥石流發(fā)生誤測誤報概率高，并且也未實現(xiàn)泥石流發(fā)生地的精確定位和泥石流流動過程中的實時監(jiān)控，只能確定泥石流發(fā)生的溝道范圍。
[0004]現(xiàn)有技術《基于傳聲器陣列的次聲波源定位與應用研究》(劉相龍，2013)公開了一種利用次聲對對大壩泄洪源頭進行定位的方法。該方法在距離大壩0.5km至2.5km的范圍內選取7個監(jiān)測地點，每個點安裝3個次聲傳感器構成一個三角形陣，組成子監(jiān)測陣列，子陣列中陣元間距為IOOm左右。根據獲取的次聲信號，計算次聲的來波方位、方向、波速，通過多陣列聯(lián)合得到來波方向的統(tǒng)計概率圖描述相同泄洪流量下不同頻段的次聲波來源，最后判斷出次聲波源來自壩區(qū)的某區(qū)域。
[0005]該方法若應用于泥石流發(fā)生監(jiān)測定位，至少存在五方面缺陷:一、該方法中沒有進行次聲信號的篩選甄別，只是進行了帶通濾波處理，找到特征頻譜，然后進行分頻段濾波處理后，直接用來定位，判斷波源是否來自壩區(qū)，其準確性受到較大限制；二、方法所能實現(xiàn)的災害發(fā)生定位對像是類似大壩泄洪源頭這樣相對靜止的點，而不能適用于泥石流龍頭這樣運動中的對像；三、方法的結果是得到來自波方向的統(tǒng)計概率圖描述相同泄洪流量下不同頻段的次聲波來源，也即是僅將災害發(fā)生位置限定于一定地理區(qū)間，并沒有完成精確的坐標定位，如經緯度坐標；四、由于沒有實現(xiàn)精確定位，從技術原理分析，該方法不可能進一步實現(xiàn)對泄洪源頭的運動過程實時監(jiān)控，因此技術效果有限；五、系統(tǒng)中使用了幾十個傳感器，每3個排成一個小的子陣列，然后子陣列又按一定的規(guī)則排列，因此建設成本與系統(tǒng)運行維護均需較高成本。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種用于泥石流災害發(fā)生的次聲監(jiān)測篩選方法以及在此基礎上實現(xiàn)的泥石流發(fā)生地定位方法與泥石流運動路徑實時監(jiān)控方法。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明首先提供一種泥石流次聲信號篩選方法，其技術方案如下: [0008]一種泥石流次聲信號篩選方法，用于泥石流發(fā)生監(jiān)測，其特征在于:
[0009]次聲傳感器基元以陣列方式布置在泥石流發(fā)生監(jiān)控區(qū)，每一次聲傳感器基元分別與監(jiān)控中心實時通信，通信周期為時間t，監(jiān)控中心記錄所有次聲傳感器基元信號并進行處理分析；
[0010]監(jiān)控中心在無發(fā)生泥石流的情況下掃描計算每一次聲傳感器基元發(fā)回信號序列的前24h平均振幅，將前24h平均振幅作為該聲傳感器基元的振幅閾值；
[0011]監(jiān)控中心實時掃描計算每一次聲傳感器基元發(fā)回的每一個信號的振幅，若某次聲傳感器基元A自時刻Ta起接收到非常規(guī)強信號，監(jiān)控中心啟動信號判別程序，否則刪除記錄數據；所述非常規(guī)強信號是信號振幅 > 振幅閾值的信號，所述信號判別程序包括:
[0012]步驟S111，自時間Ta起的時間Tl內，若次聲傳感器基元A持續(xù)出現(xiàn)非常規(guī)強信號且其他次聲傳感器基元均出現(xiàn)非常規(guī)強信號，進入步驟S112，否則進入步驟S122 ;所述時間Tl最大值為次聲傳感器基元間距最大值除以聲速的值與通信周期t之和；
[0013]步驟S112，確定各次聲傳感器基元出現(xiàn)非常規(guī)強信號的時刻Tx，進入步驟S113 ；
[0014]步驟S113，若最晚出現(xiàn)非常規(guī)強信號的次聲傳感器基元接收到的非常規(guī)強信號持續(xù)時間≥t，進入步驟3114，否則進入步驟5122 ；
[0015]步驟S114，將所有次聲傳感器基元自其時刻Ta或Tx往后時間t內的信號序列作互相關分析，若相關系數>0.7，進入步驟SI 15，否則進入步驟S122 ；
[0016]步驟S115，將次聲傳感器基元A自時間Ta起往后時間t內的信號序列經快速傅里葉變換得到信號的卓越頻率，若卓越頻率在5HZ~IOHZ范圍內且聲壓值在0.1Pa~0.5_4Pa范圍內，進入步驟S121，否則進入步驟S122 ；
[0017]步驟S121，判斷為泥石流次聲信號，監(jiān)控中心保存所有次聲傳感器基元的記錄數據，退出信號判別程序；
[0018]步驟S122，判斷為非泥石流次聲信號，監(jiān)控中心刪除所有次聲傳感器基元的所有記錄數據，退出信號判別程序。
[0019]上述泥石流次聲信號篩選方法專門針對采用以陣列方式布置的次聲傳感器基元對泥石流形成時候的次聲信號加以篩選。將次聲傳感器以陣列方式布置時，由于自然界中其他現(xiàn)象或事件也會伴隨次聲信號的釋放，這些次聲視為背景噪聲，因此一個關鍵性問題是如何去除背景噪聲干擾，提高傳感器陣列整體對泥石流次聲信號的準確識別。另一個關鍵性問題是如何在保證對各傳感器基元信號都有效利用、提高信號識別準確性的前提下，縮短整個信號篩選流程耗時，實現(xiàn)及時預警。上述信號篩選方法的基本技術原理在于:
[0020]第一、各傳感器基元接收到的信號的綜合利用。當采用多傳感器基元共同監(jiān)測泥石流次聲信號時，由于每一個傳感器基兀獲得的信號存在不同的背景噪聲，因此存在的一個技術問題是如何在采用最短途徑與最短時間內篩選不同基元的信號，識別出是否存在共同的泥石流次聲信號。本發(fā)明方法中，信號判識程序綜合利用4個信號特征維度篩選各基元獲得次聲信號，分別是:非常規(guī)強信號的持續(xù)時長、信號的相關性、信號的卓越頻率、聲壓，由此判斷各傳感器基元接受到的次聲信號中是否存在泥石流次聲信號。傳感器接收到的次聲信號中，除真正的泥石流次聲信號外都應當視為背景噪聲，若不首先去除背景噪聲，泥石流誤報幾率則會大大增加，而現(xiàn)在技術中常存在這樣的情形。
[0021]第二、對次聲信號分路分析。若按照常規(guī)思路逐一對各次聲傳感器基兀傳輸的信號加以分析處理，則會因大大延長信號篩選的時間而延誤災情播報。因此本發(fā)明方法篩選流程中將最先接收到的非常規(guī)強信號與后接收到的非常規(guī)強信號分路分析，采用以最先接收到的非常規(guī)強信號主要分析，后接收到的非常規(guī)強信號參照分析的方法，同時分兩路進行異常信號分析，在保證識別準確性的前提下提高了信號分析速度。
[0022]第三、對于具體信號的甄別從4個信號特征維度加以限定。(I)限定信號持續(xù)時間長去除某些短促卻能量大的背景噪聲，如雷電等；(2)限定信號間相關性水平確保該信號在廣域范圍內都存在，以排除局地的背景噪聲干擾；(3)限定信號的卓越頻率、聲壓確保能夠從泥石流次聲信號的根本特征檢驗次聲信號的屬性。根據現(xiàn)有技術，泥石流次聲信號是一個確定性信號，波形為簡諧正弦波，具有確定的卓越頻率(在頻譜圖中幅值最大的那一根譜線所對應的頻率即為所測泥石流次聲信號的卓越頻率)。卓越頻率比其他環(huán)境噪聲頻率成分強度高出20dB以上。卓越頻率在5Hz?10Hz，約6Hz。聲壓范圍在0.1Pa?0.5_4Pa0因此采用上述條件可對各傳感器接收的信號進行有效的篩選。
[0023]本發(fā)明泥石流次聲信號篩選的判別程序基于上述技術原理，可以準確排除背景噪聲或局地噪聲的干擾，在保證信號篩選效率的前提下大大降低泥石流的誤報幾率。
[0024]上述泥石流次聲信號篩選方法中，非常規(guī)強信號是指波形的振幅突然增大的信號。通常在沒有強信號的情況下，次聲信號波形一直處于比較平穩(wěn)的狀態(tài)，當接收到劇烈信號時候，振幅會陡然增大。設定非常規(guī)強信號的振幅 > 閾值，閾值由每個傳感器安置的環(huán)境噪聲成分決定，通過長時間(如24h)的采集環(huán)境噪聲信號，計算出的平均振幅，即為閾值。
[0025]上述泥石流次聲信號篩選方法中，計算振幅閾值所需的前24h平均振幅是指前24h波峰平均振幅或者前24h波谷平均振幅。即在計算確定平均振幅時可以采用波峰振幅值計算，也可以采用波谷振幅值計算。在確定采用波峰或波谷數據計算出振幅閾值后，在泥石流次聲信號篩選方法的后續(xù)信號處理步驟中也需要對應性選擇波峰或波谷振幅數據加以比較。進一步地，基于本泥石流次聲信號篩選方法啟動的相關泥石流次聲監(jiān)測技術(如本發(fā)明同時提供的泥石流次聲信號篩選方法、泥石流運動路徑實時監(jiān)控方法)也需要對應采用波峰或波谷振幅數據進行比較。
[0026]上述泥石流次聲信號篩選方法中，次聲傳感器基元以陣列方式布置在泥石流發(fā)生區(qū)，距離泥石流溝谷2000m以內，原則上需布置不少于3組傳感器基元。具體陣列布置方式可以是直線陣列、圓形陣列、三角形陣列、四方陣列、正四面體陣列、立體五元陣列等等。進一步地，由于泥石流發(fā)生所在山區(qū)環(huán)境地勢險峻、環(huán)境復雜，需要對監(jiān)測的泥石流區(qū)域的DEM進行研究分析，盡量找出地勢相對平坦，周圍無巨大山體遮擋的環(huán)境布置次聲監(jiān)測傳感器，將山區(qū)復雜地勢對傳感器接收泥石流次聲信號的影響降到最低。
[0027]從技術原理講，次聲監(jiān)測傳感器陣列中各傳感器基元間距越遠，定位精度越高，但在實際條件下，基元間距過大會影響泥石流次聲信號的接收。根據實驗效果對比，本發(fā)明在優(yōu)化條件下，將各次聲監(jiān)測傳感器基元間距設置在1000m~2000m。理論上，聲速在常溫空氣中是340m/s，如果傳感器基元間距過小，則信號間的時差很小，影響最終定位精度，如果傳感器基元間距過大，不能保證各個傳感器都能接收到泥石流次聲信號，容易漏報，甚至導致傳感器基元長時間接收不到異常信號，導致預警延誤。因此設置在1000m~2000m范圍內具有更聞的定位精度。
[0028]上述泥石流次聲信號篩選方法中，通信周期t 一般設定為5s。
[0029]以上述泥石流次聲信號篩選方法為基礎，本發(fā)明進一步提供一種泥石流發(fā)生地定位方法，具體技術方案如下:
[0030]一種泥石流發(fā)生地定位方法，其特征在于:在泥石流易發(fā)區(qū)以陣列方式布置N個次聲監(jiān)測傳感器基元，N≥3 ;確定次聲監(jiān)測傳感器基元平面坐標分別為N(Xn，Yn)，N =1，2，3...n，確定各次聲監(jiān)測傳感器基元間距Ln，N= 1,2,3...n ;監(jiān)控中心實時接收次聲監(jiān)測傳感器基元信號，當判斷監(jiān)測區(qū)出現(xiàn)泥石流發(fā)生的次聲信號時啟動泥石流發(fā)生地定位程序，所述泥石流發(fā)生地定位程序包括:
[0031]步驟S210，監(jiān)控中心實時接收次聲監(jiān)測傳感器基元信號，當判斷監(jiān)測區(qū)存在泥石流發(fā)生的次聲信號時，處理各次聲監(jiān)測傳感器基元信號獲取各次聲監(jiān)測傳感器基元響應同一信號的時間差τN，N= 1，2，3...n，進入步驟5220 ；
[0032]步驟S220，以各次聲監(jiān)測傳感器基元間距Ln，N= 1,2,3...n、各次聲監(jiān)測傳感器基元響應同一信號的時間差τN，N= 1，2，3...n、聲音在空氣中的傳播速度C為基礎，利用各次聲監(jiān)測傳感器基元幾何關系計算泥石流發(fā)生位置的平面坐標，進入步驟S230 ；
[0033]步驟S230，根據步驟S220計算結果確定泥石流發(fā)生地的地理坐標，繪于電子地圖上，退出泥石流發(fā)生地定位程序。
[0034]上述泥石流發(fā)生地定位方法的基本技術原理在于:通過篩選確定了泥石流發(fā)生產生的次聲信號，在此基礎上，采用部署的多臺次聲監(jiān)測傳感器接收到的次聲信號的振幅最大的波峰(或波谷)位置的信號進行定位。找出傳感器陣列中各傳感器基元對同一泥石流次聲信號響應而產生的振幅最大的波峰(或波谷)所對應的時間點，從而可以得到各傳感器基元接收同一信號的時間差。進一步地，利用傳感器陣列中各傳感器基元對同一信號產生的時間差，結合平面幾何原理與聲傳播速度，便可定位泥石流暴發(fā)位置。
[0035]本發(fā)明同時提供一種上述定位方法適用的信號時間差τ Ν，N = 1，2，3...n獲取方法，具體是:步驟S210依如下步驟實施:
[0036]步驟S211，監(jiān)控中心掃描每一次聲監(jiān)測傳感器基元自開始接收非常規(guī)強信號往后時間t內的信號序列，確定每一次聲監(jiān)測傳感器基兀信號序列中第一個振幅最大的波峰或波谷所對應的時間tN，N= 1,2,3...n,進入S212 ；
[0037]步驟S212，將各次聲監(jiān)測傳感器基元的時間tN，N= 1,2,3...n相互作差得到各次聲監(jiān)測傳感器基元間信號時間差τ N，N = 1，2，3...n，進入步驟S220。[0038]本發(fā)明同時具體提供一種在泥石流監(jiān)測區(qū)中布置3個次聲監(jiān)測傳感器基元實現(xiàn)的泥石流發(fā)生定位方法，其技術方案如下:
[0039]一種泥石流發(fā)生地定位方法，其特征在于:
[0040]在泥石流易發(fā)區(qū)以三角形陣列方式布置次聲監(jiān)測傳感器基元A、次聲監(jiān)測傳感器基元B、次聲監(jiān)測傳感器基元C，確定平面坐標分別為A (XA, Ya)、B (Xb, Yb) X (Xc, Yc)，確定次聲監(jiān)測傳感器基元間距AB、AC、BC ;監(jiān)控中心實時接收次聲監(jiān)測傳感器基元信號，通信周期為時間t，當判斷監(jiān)測區(qū)出現(xiàn)泥石流發(fā)生的次聲信號時啟動泥石流發(fā)生定位程序，所述泥石流發(fā)生定位程序包括:
[0041]步驟S211，監(jiān)控中心掃描計算每一次聲監(jiān)測傳感器基元自開始接收非常規(guī)強信號往后時間t內的信號序列，確定每一次聲監(jiān)測傳感器基元信號序列中第一個振幅最大的波峰或波谷所對應的時間tA、tB、tc，進入S212 ;步驟S212，將tA、tB、tc相互作差得到AB間信號時間差τ AB、AC間/[目號時間差τ Ac、BC間/[目號時間差τ BC,進入步驟S220 ;
[0042]步驟S220，將各參數代入泥石流定位計算式式I~式4，計算泥石流發(fā)生位置坐標P (Xp, XP)，進入步驟 S230:
【權利要求】
1.一種泥石流次聲信號篩選方法，用于泥石流發(fā)生監(jiān)測，其特征在于: 次聲傳感器基元以陣列方式布置在泥石流發(fā)生監(jiān)控區(qū)，每一次聲傳感器基元分別與監(jiān)控中心實時通信，通信周期為時間t，監(jiān)控中心記錄所有次聲傳感器基元信號并進行處理分析； 監(jiān)控中心在無發(fā)生泥石流的情況下掃描計算每一次聲傳感器基元發(fā)回信號序列的前24h平均振幅，將前24h平均振幅作為該聲傳感器基元的振幅閾值； 監(jiān)控中心實時掃描計算每一次聲傳感器基元發(fā)回的每一個信號的振幅，若某次聲傳感器基元A自時刻Ta起接收到非常規(guī)強信號，監(jiān)控中心啟動信號判別程序，否則刪除記錄數據；所述非常規(guī)強信號是信號振幅 > 振幅閾值的信號，所述信號判別程序包括: 步驟S111，自時間1\起的時間Tl內，若次聲傳感器基元A持續(xù)出現(xiàn)非常規(guī)強信號且其他次聲傳感器基元均出現(xiàn)非常規(guī)強信號，進入步驟S112，否則進入步驟S122 ;所述時間Tl最大值為次聲傳感器基元間距最大值除以聲速的值與通信周期t之和； 步驟S112，確定各次聲傳感器基元出現(xiàn)非常規(guī)強信號的時刻Tx，進入步驟S113 ； 步驟S113，若最晚出現(xiàn)非常規(guī)強信號的次聲傳感器基元接收到的非常規(guī)強信號持續(xù)時間≥t，進入步驟3114，否則進入步驟5122 ； 步驟S114，將所有次聲傳感器基元自其時刻Ta或Tx往后時間t內的信號序列作互相關分析，若相關系數>0.7，進入步驟SI 15，否則進入步驟S122 ； 步驟SI 15，將次聲傳感器基元A自時間Ta起往后時間t內的信號序列經快速傅里葉變換得到信號的卓越頻率，若卓越頻率在5HZ~IOHZ范圍內且聲壓值在0.1Pa~0.5_4Pa范圍內，進入步驟S121，否則進入步驟S122 ； 步驟S121，判斷為泥石流次聲信號，監(jiān)控中心保存所有次聲傳感器基元的記錄數據，退出信號判別程序； 步驟S122，判斷為非泥石流次聲信號，監(jiān)控中心刪除所有次聲傳感器基元的所有記錄數據，退出信號判別程序。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:所述通信周期t為5s。。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:至少3個次聲監(jiān)測傳感器基元以陣列方式布置。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:次聲監(jiān)測傳感器基元相距1000m~2000mo
5.一種利用權利要求1或2或3或4所述的泥石流次聲信號篩選方法實現(xiàn)的泥石流發(fā)生定位方法，其特征在于: 在泥石流易發(fā)區(qū)以陣列方式布置N個次聲監(jiān)測傳感器基元，N ^ 3 ;確定次聲監(jiān)測傳感器基元平面坐標分別為N(Xn，Yn), N= I, 2，3...η,確定各次聲監(jiān)測傳感器基元間距LN，N =I, 2, 3...η ;監(jiān)控中心實時接收次聲監(jiān)測傳感器基元信號，當判斷監(jiān)測區(qū)出現(xiàn)泥石流發(fā)生的次聲信號時啟動泥石流發(fā)生地定位程序，所述泥石流發(fā)生地定位程序包括: 步驟S210，監(jiān)控中心實時接收次聲監(jiān)測傳感器基元信號，當判斷監(jiān)測區(qū)存在泥石流發(fā)生的次聲信號時，處理各次聲監(jiān)測傳感器基兀信號獲取各次聲監(jiān)測傳感器基兀響應同一信號的時間差τΝ，Ν= 1，2，3.…η，進入步驟S220 ； 步驟S220，以各次聲監(jiān)測傳感器基元間距Ln，N= 1,2,3...η、各次聲監(jiān)測傳感器基元響應同一信號的時間差τΝ，Ν= 1，2，3...η、聲音在空氣中的傳播速度C為基礎，利用各次聲監(jiān)測傳感器基元幾何關系計算泥石流發(fā)生位置的平面坐標，進入步驟S230 ； 步驟S230，根據步驟S220計算結果確定泥石流發(fā)生地的地理坐標，繪于電子地圖上，退出泥石流發(fā)生地定位程序。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于:所述步驟S210依如下步驟實施: 步驟S211，監(jiān)控中心掃描每一次聲監(jiān)測傳感器基元自開始接收非常規(guī)強信號往后時間t內的信號序列，確定每一次聲監(jiān)測傳感器基元信號序列中第一個振幅最大的波峰或波谷所對應的時間tN，N= 1,2, 3...η,進入S212 ； 步驟S212，將各次聲監(jiān)測傳感器基元的時間tN，N= 1,2,3...η相互作差得到各次聲監(jiān)測傳感器基元間信號時間差τ Ν，N = 1，2，3...η，進入步驟S220。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于: N = 3，在泥石流易發(fā)區(qū)以三角形陣列方式布置次聲監(jiān)測傳感器基元Α、次聲監(jiān)測傳感器基元B、次聲監(jiān)測傳感器基元C，確定平面坐標分別為A(Xa，Ya) ,B(Xb, Yb) X(Xc, Y。)，確定次聲監(jiān)測傳感器基元間距ΑΒ、AC、BC ;監(jiān)控中心實時接收次聲監(jiān)測傳感器基元信號，通信周期為時間t，當判斷監(jiān)測區(qū)出現(xiàn)泥石流發(fā)生的次聲信號時啟動泥石流發(fā)生定位程序，所述泥石流發(fā)生定位程序包括: 所述步驟S211中，監(jiān)控中心掃描計算每一次聲監(jiān)測傳感器基元自開始接收非常規(guī)強信號往后時間t內的信號序列,確定每一次聲監(jiān)測傳感器基兀信號序列中第一個振幅最大的波峰或波谷所對應的時間tA、tB、tc,進入S212 ;； 所述步驟S212中，將tA、tB、tc相互作差得到AB間/[目號時間差τ AC間/[目號時間差τ AC、BC間信號時間差τ BC,進入步驟S220 ； 所述步驟S220中，將各參數代入泥石流定位計算式式I~式4，計算泥石流發(fā)生位置坐標P (Xp, Xp)，進入步驟S230:
8.一種利用權利要求6或7所述的泥石流發(fā)生定位方法實現(xiàn)的泥石流運動路徑實時監(jiān)控方法，其特征在于: 每一傳感器基元實時向監(jiān)控中心發(fā)回次聲信號，通信周期為時間t ;當經泥石流次聲信號篩選程序判斷為泥石流次聲信號后，進行泥石流發(fā)生地定位，在定位過程中確定每個次聲傳感器基元數據中用于泥石流發(fā)生地定位的時間點tN，N= 1,2,3...n，進入運動路徑實時監(jiān)控程序，所述運動路徑實時監(jiān)控包括: 步驟S310，監(jiān)控中心計算每一次聲傳感器基元最新發(fā)回一個時間t的信號序列的平均振幅，若平均振幅均 > 振幅閾值，進入步驟S320，否則進入步驟S360 ；步驟S320，將每一傳感器基元數據自上一次定位時間點tN, N = 1，2，3...η往后時間t內的信號序列分別標記為信號序列N，N = 1，2，3...n，進入步驟S330 ； 進入步S330,將/[目號序列N, N = 1，2，3...η兩兩作互相關分析,獲取最大相關點位置的延遲間隔，進入步驟S340 ； 步驟S340，根據采樣周期與延遲間隔獲得信號序列N，N = 1，2，3...η之間的時間差TnjN= 1,2, 3...η,進入步驟 S350 ； 步驟S350，將時間差TN，N= 1,2,3...η代入定位計算式確定泥石流龍頭當前位點的平面坐標，轉換成地理坐標，繪于電子地圖上，進入步驟S360 ； 步驟S360，視為泥石流運動終止，退出運動路徑實時監(jiān)控程序。
9.根據權利要求1或6所述的方法，其特征在于:次聲監(jiān)測傳感器基元與監(jiān)控中心間通過衛(wèi)星線路通訊。
10.根據權利要求8所述的方法， 其特征在于:次聲監(jiān)測傳感器基元與監(jiān)控中心間通過衛(wèi)星線路通訊。
【文檔編號】G06F19/00GK103778345SQ201410053213
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年2月17日 優(yōu)先權日:2014年2月17日
【發(fā)明者】韋方強, 劉敦龍, 冷小鵬, 洪勇 申請人:中國科學院、水利部成都山地災害與環(huán)境研究所