[发明专利]基于改进灰狼算法的隧道围岩破裂点定位方法

权利要求书

1.一种基于改进灰狼算法的隧道围岩破裂点定位方法，其特征在于，包括：

通过多个均匀分布的声发射探头采集隧道围岩破裂时产生的P波信号，记录每个声发射探头接收到P波信号的接收时刻；

基于每个声发射探头在定位空间中的空间坐标，以及接收到P波信号的接收时刻，通过灰狼算法定位破裂点对应的破裂点坐标；

所述通过灰狼算法定位破裂点对应的破裂点坐标包括：

在定位空间中随机选取多个空间点，并确定每个空间点的坐标；

通过空间点的坐标，以及各个声发射探头对应的空间坐标和接收时刻，计算每个空间点的适应度函数值，具体计算式如下：

其中，X_i,Y_i,Z_i为声发射探头的空间位置坐标，i＝1,2,3...,N，t_i为声发射探头接收到P波信号的接收时刻，vp为P波波速，t₁为首个接收到P波信号的声发射探头的接收时刻；

根据适应度函数值从所有空间点中选取m个最优空间点；

基于最优空间点的坐标更新每个空间点的适应度函数值；

判断是否满足结束条件，如果不满足，则重新选取m个最优空间点每个空间点的适应度函数值，如此迭代，直至满足结束条件，选取最小适应度函数值对应的坐标作为所述破裂点坐标。

2.根据权利要求1所述的基于改进灰狼算法的隧道围岩破裂点定位方法，其特征在于，所述计算每个空间点的适应度函数值包括：

通过空间点的坐标，以及所述声发射探头对应的空间坐标和接收时刻，计算空间点相对于各个声发射探头的走时方程残差；

根据空间点相对于各个声发射探头的走时方程残差确定所述空间点的适应度函数值。

3.根据权利要求1所述的基于改进灰狼算法的隧道围岩破裂点定位方法，其特征在于，采用以下方法选取m个最优空间点：

按照由小到大的顺序对计算得到的所有适应度函数值进行排序；

按照排列顺序选取m个适应度函数值对应的空间点作为最优空间点。

4.根据权利要求1所述的基于改进灰狼算法的隧道围岩破裂点定位方法，其特征在于，采用以下方法更新空间点的适应度函数值：

计算空间点分别与每个最优空间点之间的位置距离，以及当前迭代步数对应的收敛因子；

根据收敛因子和位置距离确定空间点的候选位置坐标；

根据候选位置坐标更新空间点的坐标；

通过空间点更新后的坐标，以及各个声发射探头对应的空间坐标和接收时刻，计算得到空间点更新后的适应度函数值。

5.根据权利要求4所述的基于改进灰狼算法的隧道围岩破裂点定位方法，其特征在于，基于预设的总迭代步数和当前迭代步数，采用余弦函数确定当前迭代步数对应的收敛因子。

6.根据权利要求1所述的基于改进灰狼算法的隧道围岩破裂点定位方法，其特征在于，在更新每个空间点的适应度函数值后，还包括：通过种群记忆淘汰机制进行空间点替换。

7.根据权利要求1所述的基于改进灰狼算法的隧道围岩破裂点定位方法，其特征在于，还包括：

记录每次确定的破裂点的破裂点坐标；

根据记录数据和所有声发射探头的空间坐标绘制三维图像。