一种定位海底管道机器人方法及装置

摘要

一种定位海底管道机器人方法及装置，属于管道检测技术领域。本发明海底管道机器人压力波定位装置包括压力波发射装置和压力波采集与处理装置；定位方法，包括如下步骤：步骤1、判断发射方式并按设定方式发送压力信号；步骤2、采集压力信号；步骤3、将滤波后的压力信号进行精过滤；步骤4、将固定时间的滤波信号分为一组；步骤5、这时间段数据进行实时辨识；步骤6、判断管内机器人的移动状态；步骤7、计算机器人在管内的位置；步骤8、当机器人前进至管道终端时结束，否则不断重复步骤4-7。本发明的优点：实现海底管道机器人的定位功能，完成对数据的分析和处理，实时测定海底管道机器人的具体位置。管线周围的恶劣环境对本方法影响小。

主权项

1.一种定位海底管道机器人方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤1、压力波发射装置获取到机器人移动速度信号，判断发射方式是停步发射还是实时发射，然后压力波发射装置按设定方式以固定频率分别向管道始端和终端发送压力信号；步骤2、利用压力变送器在现场采集压力信号，压力信号为1～5V电压信号；步骤3、利用阻容滤波除去干扰和采样噪声，将滤波后的压力信号利用非抽样小波滤波进行精过滤，进一步还原被检测信号；步骤4、将固定时间的滤波信号分为一组，此为一组压力时间序列，是不依赖于环境的常量；步骤5、运用BP神经网络对这时间段数据进行实时辨识；BP神经网络的在线学习的设计分为如下几个步骤完成：1).确定嵌入延迟τ和最佳嵌入维d，利用历史时间序列V重构相空间：X_t＝(x_t，x_t+τ，x_t+2τ，…，x_t+(d-1)τ)式中t＝1，2，…M_d，M_d＝N-(d-1)τ，x_t代表历史被测压力信号，x_t+x代表其他某个时刻的被测信号，M_d代表最佳嵌入维，N代表历史数据的个数，M_d个d维矢量在d维相空间描述出的轨迹把混沌吸引子完全展开，在拓扑等价的意义下恢复原来系统的动力学行为；2).把历史压力时间序列作为训练样本，对BP神经网络进行训练，使BP神经网络具有在线短期预测的能力；3).实时数据x_i联合历史数据组成输入向量，作为当前神经网络的输入，得到预测的下一步输出4).对包括实时数据x_i在内共k个向量X_i，X_i-1，…X_i-k+1进行实时训练BP网络，得到的权值用来实时更新下一步预测的BP网络的权值；5).x_i和其预测值的预测误差值err作为故障判断的依据，如果err＞RT，则说明当前数据有超出规定数据，否则继续判断，RT为预先设定或者通过自动识别得到的阈值；其中，第1)、2)步利用历史压力时间序列离线完成，为了保证信号辨识的实时性，3)、4)、5)步应同时进行；步骤6、依照BP神经网络辨识结果、压力波发射装置发出的压力波的采集频率，来判断管内机器人的移动状态；步骤7、应用压力波测距理论计算机器人在管内的位置，并采用先进先出的方式实时更新时间段数据组；步骤8、当机器人前进至管道终端时结束，否则不断重复步骤4-步骤7。