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一种基于数字序列和时间反转的结构冲击区域图像报警方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）根据冲击监测系统获得数字序列阵列，估计冲击响应信号阵列的频率带宽；（2）根据冲击响应信号阵列的频率带宽估计结果，采用正弦调制窄带信号构造数字序列阵列对应的冲击响应特征信号阵列；（3）基于构造的冲击响应特征信号阵列，采用相位合成时间反转聚焦成像方法对冲击事件发生的位置进行搜索成像；（4）根据得到的图像，基于误差椭圆方法判别冲击事件发生的区域；所述步骤（1）中冲击响应信号阵列的频率带宽的估计方法，包括如下步骤：<img file="425468dest_path_image001.GIF" wi="19" he="42" />设由<img file="947453dest_path_image002.GIF" wi="19" he="22" />个通道的数字序列组成数字序列阵列，计算单个通道的数字序列中每个上升沿所对应的信号频率<img file="661331dest_path_image003.GIF" wi="48" he="34" />，表达式如下，其中<img file="519697dest_path_image004.GIF" wi="50" he="36" />表示第<img file="977223dest_path_image005.GIF" wi="18" he="33" />个通道的数字序列中第<img file="339065dest_path_image006.GIF" wi="20" he="30" />个上升沿的持续时间：<img file="489424dest_path_image007.GIF" wi="104" he="51" />；<img file="756457dest_path_image008.GIF" wi="19" he="42" />取上升沿所对应的信号频率中的最小值作为单个通道数字序列对应的冲击响应信号的频率估计结果，表达式如下，其中<img file="502827dest_path_image009.GIF" wi="20" he="25" />表示第<img file="234023dest_path_image005.GIF" wi="18" he="33" />个通道的数字序列中含有的上升沿个数：<img file="303085dest_path_image010.GIF" wi="219" he="37" />；<img file="791836dest_path_image011.GIF" wi="19" he="42" />取<img file="856744dest_path_image012.GIF" wi="19" he="21" />个通道的数字序列对应的冲击响应信号的频率中的最小值作为冲击响应信号阵列的频率带宽下限估计结果，取<img file="193178dest_path_image013.GIF" wi="20" he="23" />个通道的数字序列对应的冲击响应信号的频率中的平均值作为冲击响应信号阵列的频率带宽上限估计结果，表达式如下：<img file="419760dest_path_image014.GIF" wi="186" he="33" />，<img file="474435dest_path_image015.GIF" wi="85" he="73" />；<img file="15138dest_path_image016.GIF" wi="19" he="42" />最终得到冲击响应信号阵列的频率带宽估计结果[<img file="455346dest_path_image017.GIF" wi="21" he="25" />，<img file="869141dest_path_image018.GIF" wi="24" he="25" />]，所述<img file="394800dest_path_image002.GIF" wi="19" he="22" />为大于零的自然数；所述步骤（2）的冲击响应特征信号阵列的构造方法，包括如下步骤：<img file="555173dest_path_image001.GIF" wi="19" he="42" />计算数字序列阵列中的每个通道的数字序列的第一个上升沿对应的时刻<img file="53151dest_path_image019.GIF" wi="26" he="36" />；<img file="621535dest_path_image008.GIF" wi="19" he="42" />根据冲击响应信号阵列的频率带宽估计结果，利用正弦调制窄带信号，构造冲击响应特征信号，正弦调制窄带信号的计算表达式如下：<img file="650802dest_path_image020.GIF" wi="235" he="51" />其中，<img file="595624dest_path_image021.GIF" wi="28" he="35" />表示正弦调制窄带信号的中心频率，<img file="948108dest_path_image022.GIF" wi="20" he="20" />表示正弦调制窄带信号包含的正弦波的周期数；根据冲击响应信号阵列的频率带宽估计结果[<img file="438127dest_path_image017.GIF" wi="21" he="25" />，<img file="938378dest_path_image018.GIF" wi="24" he="25" />]，<img file="437624dest_path_image023.GIF" wi="29" he="36" />和<img file="706931dest_path_image022.GIF" wi="20" he="20" />的计算表达式如下：<img file="820381dest_path_image024.GIF" wi="107" he="51" /><img file="555731dest_path_image025.GIF" wi="105" he="56" />正弦调制窄带信号的计算表达式中的时间<i>t</i>的取值范围为：<img file="842356dest_path_image026.GIF" wi="60" he="56" />至<img file="982481dest_path_image027.GIF" wi="59" he="56" />，时间间隔为<img file="329149dest_path_image028.GIF" wi="91" he="56" /> 其中<i>F<sub>s</sub></i>为采集数字序列的采样率；<img file="476096dest_path_image011.GIF" wi="19" he="42" />设上述构造的正弦调制窄带信号的电压的绝对值的最大值对应的时刻为<img file="317145dest_path_image029.GIF" wi="35" he="31" />，根据每个通道的数字序列的第一个上升沿对应的时刻<img file="561044dest_path_image019.GIF" wi="26" he="36" />，构造每个通道的数字序列对应的时间长度为<i>R</i>/<i>F<sub>s</sub></i>的冲击响应特征信号<img file="829346dest_path_image030.GIF" wi="40" he="27" />，表达式如下：<img file="dest_path_image031.GIF" wi="300" he="98" />最终，构造的每个通道的数字序列对应的冲击响应特征信号组成了数字序列阵列对应的冲击响应特征信号阵列<img file="791485dest_path_image032.GIF" wi="37" he="26" />；所述步骤（3）的相位合成时间反转聚焦成像过程中，冲击响应特征信号阵列在监测区域中的搜索位置(x, y)处的时间反转相位合成信号的计算表达式如下：<img file="161856dest_path_image033.GIF" wi="244" he="67" />其中，<img file="260262dest_path_image034.GIF" wi="58" he="33" />表示第<img file="699465dest_path_image005.GIF" wi="18" he="33" />个通道的数字序列对应的冲击响应特征信号的能量包络，<img file="821005dest_path_image035.GIF" wi="20" he="26" />表示冲击信号的传播速度，<img file="253123dest_path_image036.GIF" wi="21" he="25" />表示信号被采样的时间长度，<img file="222347dest_path_image037.GIF" wi="18" he="35" />表示信号传播距离；所述步骤（4）基于误差椭圆方法判别冲击事件发生的区域的方法如下：<img file="81719dest_path_image038.GIF" wi="19" he="42" />首先找到冲击区域图像的像素值矩阵中，像素值最大值点对应的坐标为(<img file="503604dest_path_image039.GIF" wi="33" he="38" />,<img file="473834dest_path_image040.GIF" wi="29" he="33" />)，并设定阈值<img file="294635dest_path_image041.GIF" wi="28" he="18" />；<img file="262591dest_path_image042.GIF" wi="19" he="42" />其次找出像素值矩阵中像素值大于等于设定阈值<img file="421040dest_path_image041.GIF" wi="28" he="18" />的像素值点对应的坐标(<img file="945693dest_path_image043.GIF" wi="32" he="38" />,<img file="138777dest_path_image044.GIF" wi="29" he="33" />)，共计<img file="277635dest_path_image045.GIF" wi="18" he="18" />个坐标点，<img file="408533dest_path_image045.GIF" wi="18" he="18" />为像素值大于等于设定阈值的像素值总点数；<img file="986145dest_path_image046.GIF" wi="19" he="42" />然后计算这<img file="784467dest_path_image045.GIF" wi="18" he="18" />个坐标点与坐标(<img file="156543dest_path_image039.GIF" wi="33" he="38" />,<img file="777667dest_path_image040.GIF" wi="29" he="33" />)的横纵坐标的均方差，表达式如下：<img file="831074dest_path_image047.GIF" wi="168" he="70" />，<img file="733170dest_path_image048.GIF" wi="166" he="70" />；<img file="26880dest_path_image049.GIF" wi="16" he="21" />最后以坐标(<img file="647217dest_path_image039.GIF" wi="33" he="38" />,<img file="51785dest_path_image040.GIF" wi="29" he="33" />)为中心，横轴长2<img file="11650dest_path_image050.GIF" wi="50" he="25" />，纵轴长2<img file="725528dest_path_image051.GIF" wi="48" he="25" />画出误差椭圆，以该误差椭圆围城的区域作为最终的冲击事件报警区域。 |
