山東科技大學呂志超獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉山東科技大學申請的專利海底管道偏移定位方法及自適應聲源頻率調節模塊獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN120065233B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-19發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202510525150.2,技術領域涉及:G01S15/06;該發明授權海底管道偏移定位方法及自適應聲源頻率調節模塊是由呂志超;呂晨龍;杜立彬;于菲;譚傳賀;王剛;邢學飛設計研發完成,并于2025-04-25向國家知識產權局提交的專利申請。
本海底管道偏移定位方法及自適應聲源頻率調節模塊在說明書摘要公布了:本發明涉及海洋探測定位技術,特別是一種海底管道偏移定位方法及自適應聲源頻率調節模塊。包括以下步驟:S1、將組合式智能清管器組安裝在海底管道的入口處,組合式智能清管器組上的聲源發射裝置通過自適應聲波頻率選擇方法,根據海底管中的不同介質對其所發生的聲波信號頻率進行自適應調節;S2、AUV跟隨組合式智能清管器組移動,實時接收組合式智能清管器組發出的信號,通過加權融合算法確定AUV與組合式智能清管器組之間的信號傳播距離;S3、通過卡爾曼濾波算法更新AUV自身的位置估計,從而確定組合式智能清管器所在的海底管道的位置。實現對海底偏移軌道的實時定位,以滿足在復雜海底環境中進行高精度、低誤差的實時定位需求。
本發明授權海底管道偏移定位方法及自適應聲源頻率調節模塊在權利要求書中公布了:1.一種海底管道偏移定位方法,其特征在于,包括以下步驟: S1、將組合式智能清管器組安裝在海底管道的入口處,組合式智能清管器組上的聲源發射裝置通過自適應聲波頻率選擇方法,根據海底管中的不同介質對其所發生的聲波發射頻率進行自適應調節; S2、AUV跟隨組合式智能清管器組移動,實時接收組合式智能清管器組發出的信號,通過加權融合算法確定AUV與組合式智能清管器組之間的信號傳播距離; S3、通過卡爾曼濾波算法更新AUV自身的位置估計,從而確定組合式智能清管器所在的海底管道的位置; 步驟S1中頻率優化算法的具體實現過程如下所述: S1.1、環境數據的采集與實時反饋; S1.2、根據監測到的環境數據,利用頻率優化算法選擇最佳頻率,調節聲源發射裝置的聲波發射頻率; S1.3、采用迭代的方式實時動態地找到最優頻率; 步驟S1.2中,確定最佳聲波發射頻率范圍fopt∈[300Hz,7kHz]; 聲波在管道介質中的傳播速度Vsignal的計算公式為: , 其中,表示實時采集的介質溫度值;表示實時采集的介質壓力值;表示介質修正項,其取值為: , 聲波強度隨距離d的衰減公式: , 其中,d表示實際測量點與聲源之間的距離,單位為m;表示初始信號強度,即聲源處信號強度,單位為dB;表示參考距離,用于歸一化的參考標準;nf表示衰減因子,其公式為: nf=af+b, 當介質為石油時,a=0.02,b=1.1;當介質為天然氣時,a=0.05,b=1.6; αf表示介質對聲波信號的吸收系數,單位為dbm,其計算公式為: ; 定義綜合性能指標Jf,最大化信噪比并最小化衰減: , 其中,dmax表示管道最大探測距離;λ表示權重系數,取值0.5; 信噪比SNR(f)的計算公式為: , 其中,表示環境噪聲功率,單位為dB; 步驟S1.3中,通過梯度上升法實時求解最優頻率: , 采用迭代的方式實時動態地求解最優頻率, , 其中,表示第k+1次迭代后的頻率更新值;表示當前第k次迭代時的頻率值;為表示頻率調整步長;表示綜合性能指標在頻率處的梯度; 設定停止條件為: ; 其中,表示在第k次迭代對應頻率時,計算出的綜合性能指標;表示下一次迭代后的頻率對應的性能指標值。
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