[发明专利]基于传递路径误差补偿来识别冲击源位置的方法及系统

说明书

本发明提供一种基于传递路径误差补偿来识别冲击源位置的方法，包括仿真计算得到传递路径误差矩阵；根据阵列传感器，获取待定位冲击点的阵列信号；基于预设的协方差矩阵对阵列信号进行特征值分解，得到信号子空间和噪声子空间，并在预设的阵列信号矢量函数中确定导向矢量，且结合传递路径误差矩阵对导向矢量进行补偿，进一步导入预设的空间谱函数中进行计算，得到空间谱峰值点所对应的空间谱方位；将空间谱峰值点的空间谱方位导入预设的代价函数中迭代计算，输出迭代结果为最小时的空间谱方位并作为待定位冲击点的实际方位。实施本发明，能针对复杂复合材料几何不规则结构引起的传递路径误差问题进行改善，有效提高复合材料结构的冲击定位精度。

技术领域

本发明涉及复合材料结构健康监测技术领域，尤其涉及一种基于传递路径误差补偿来识别冲击源位置的方法及系统。

背景技术

复合材料以其比重小，比刚度大等优异性能被应用于民用军事、汽车、飞机等工程领域中。其中，复杂复合材料结构作为典型复合结构形式，更是在战斗机或客机的机身、尾翼、机翼等飞机结构中得到了广泛的应用。然而，复合结构在服役过程中易受外界环境低速冲击而产生隐蔽的损伤，其损伤表面可能不可见，但其内部往往已损伤严重。结构健康监测技术能够对复合材料结构进行实时监测，增强材料结构使用的安全性与可靠性。

近年来，基于阵列信号处理的结构健康监测方法层出不穷。其中，多重信号分类(Multiple signal classification，MUSIC)算法作为经典结构健康监测方法之一，其基本思想是将传感器阵列信号协方差矩阵特征分解，获取其信号子空间和噪声子空间，利用两个子空间正交性进行信号的位置参数估计。如，Zhong YT和Xiang JW利用准各向同性环氧层压板和复杂复合材料板实验验证了基于时差和二维多重信号分类(2D-MUSIC)的冲击定位方法，实现了复合材料结构的全方位定位。

但是，由于复杂复合材料结构的几何不规则性等外在因素的影响，使得基于阵列信号处理的复合结构损伤监测技术往往受到限制。因此，有必要针对复杂复合材料几何不规则结构引起的传递路径误差问题进行改善，有效提高复合材料结构的冲击定位精度。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种基于传递路径误差补偿来识别冲击源位置的方法及系统，能针对复杂复合材料几何不规则结构引起的传递路径误差问题进行改善，有效提高复合材料结构的冲击定位精度。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于传递路径误差补偿来识别冲击源位置的方法，所述方法包括以下步骤：

S1、基于同尺寸复合材料的加筋板及不加筋板，并结合阵列传感器，仿真计算得到传递路径误差矩阵；

S2、根据所述阵列传感器，获取待定位冲击点的阵列信号；

S3、基于预设的协方差矩阵，对所述阵列信号进行特征值分解，得到所述阵列信号的信号子空间和噪声子空间，并根据所得到的信号子空间和噪声子空间，在预设的阵列信号矢量函数中确定所述阵列信号的导向矢量，且结合所述仿真得到的传递路径误差矩阵对所述阵列信号的导向矢量进行补偿，进一步将补偿后的导向矢量导入预设的空间谱函数中进行计算，得到空间谱峰值点所对应的空间谱方位；

S4、将所述空间谱峰值点所对应的空间谱方位作为初始估计值，且进一步导入预设的代价函数中进行迭代计算，输出所述预设的代价函数中迭代结果为最小时的空间谱方位并作为待定位冲击点的实际方位；其中，所述预设的代价函数中的迭代变量至少有空间谱方位。

其中，所述步骤S1具体包括：

基于同尺寸复合材料的加筋板及不加筋板，使用有限元分析软件，分别构建出加筋板有限元模型和不加筋板有限元模型；