聲發(fā)射源多傳感器數(shù)據(jù)融合識(shí)別技術(shù)
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2.1基于D-S理論的聲發(fā)射源識(shí)別方法[3]
從聲發(fā)射源發(fā)出的信號(hào)經(jīng)過(guò)傳輸介質(zhì)到達(dá)傳感器，信號(hào)會(huì)發(fā)生變化或損失，各個(gè)傳感器檢測(cè)到的波形信號(hào)一般是不完整、不精確、模糊的，甚至可能是矛盾的，即包含著過(guò)程的不確定性。我們只能根據(jù)這些不確定性信息進(jìn)行分析推理，最終得出聲發(fā)射源的定性判別。不確定性推理最常用的方法有：Bayes方法和D-S證據(jù)理論兩種。與Bayes方法相比，D-S證據(jù)理論有一個(gè)非常突出的優(yōu)點(diǎn)，就是無(wú)需先驗(yàn)概率和條件概率，這對(duì)聲發(fā)射檢測(cè)這類幾乎沒有先驗(yàn)知識(shí)和專家?guī)斓男滦图夹g(shù)顯得非常有用，而且各個(gè)傳感器之間的證據(jù)是相互獨(dú)立的，每個(gè)定位組的探頭數(shù)一般為三、四個(gè)，推理鏈不長(zhǎng)，使用D-S規(guī)則非常方便。
對(duì)于聲發(fā)射源識(shí)別的數(shù)據(jù)融合模型結(jié)構(gòu)按數(shù)據(jù)抽象的層次劃分主要有三類：數(shù)據(jù)級(jí)融合，特征級(jí)融合和決策級(jí)融合。根據(jù)聲發(fā)射信號(hào)的特點(diǎn)，一般選擇最高層次的融合方法，即決策級(jí)融合。由于球罐、橋梁等大型構(gòu)件，通常采用數(shù)十個(gè)通道同時(shí)進(jìn)行信號(hào)采集，而且一般聲發(fā)射檢測(cè)持續(xù)的時(shí)間較長(zhǎng)，當(dāng)進(jìn)行全波形采集時(shí)數(shù)據(jù)量非常大，要對(duì)所有定位相關(guān)組的傳感器進(jìn)行集中決策處理會(huì)大大降低系統(tǒng)的效率和實(shí)時(shí)性。所以，在各個(gè)傳感器局部目標(biāo)識(shí)別的基礎(chǔ)上，進(jìn)行全局決策的結(jié)構(gòu)比較適合聲發(fā)射檢測(cè)的特點(diǎn)，操作起來(lái)非常靈活，也有利于減少系統(tǒng)的復(fù)雜程度，使整個(gè)決策系統(tǒng)清晰可靠。在一個(gè)或幾個(gè)傳感器判斷失效的情況下仍能繼續(xù)工作，即系統(tǒng)具有一定的容錯(cuò)能力，總能得到一個(gè)唯一的識(shí)別結(jié)果。這對(duì)保證工程檢測(cè)結(jié)果能夠得到一個(gè)最終的安全性評(píng)價(jià)十分必要。此外，在工程上對(duì)于同一個(gè)聲發(fā)射源還可能進(jìn)行其他檢測(cè)方法的復(fù)驗(yàn)(如采用超聲、射線檢測(cè)等)，以保證最終結(jié)果可靠。采用這種決策級(jí)的融合結(jié)構(gòu)可以方便地對(duì)不同類型傳感器或者檢測(cè)方法的局部識(shí)別結(jié)果進(jìn)行擴(kuò)充融合，而不必對(duì)已有的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)做過(guò)多的修改。
應(yīng)用D-S證據(jù)理論的關(guān)鍵是如何構(gòu)造基本概率分布函數(shù)。D-S理論本身并沒有現(xiàn)成的表達(dá)式，使用者應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或具體的統(tǒng)計(jì)證據(jù)構(gòu)造。對(duì)聲發(fā)射檢測(cè)的具體情況，構(gòu)造如下概率分布函數(shù)[4]。
設(shè)N為同一定位組中傳感器的數(shù)目(對(duì)于三角形定位N=3)，M為聲發(fā)射源的種類數(shù)(如裂紋、泄漏、外部噪聲等等)，則
i=1,2,…,N （1）
j=1,2,…,M （2）
上式中各符號(hào)如下定義：
Ci(j)：傳感器i與聲發(fā)射源類別j之間的屬性測(cè)度,是單個(gè)傳感器的識(shí)別結(jié)果。一般通過(guò)小波及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的處理獲得屬性測(cè)度值；
評(píng)論