基于改进的LMS-CSP算法管道泄漏点定位方法研究.pdf

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1、第32卷第10期计算机应用研究v01．32No．102015年10月ApplicalionResearchofco邛putersOct．2015基于改进的LMS-CSP算法管道泄漏点定位方法研究木付华，王灿祥，李文娟，马艳娟(辽宁工程技术大学电气与控制工程学院，辽宁葫芦岛125105)摘要：针对变步长最小均方(LMs)自适应滤波算法的步长因子在算法收敛程度加深时快速变小的问题，提出在步长因子迭代过程中引入历史误差平方的遗忘加权和补偿项，并加入滑动窗，提高算法的收敛速度，同时减小了稳态失调。利用互功率谱相位(CSP)方法

2、对信号进行时延估计，采用对互功率谱函数进行多帧加权平滑的方式来提高算法的抗噪能力。实验仿真结果表明，改进后的算法在信噪比较低的条件下，也能获取到有效的时延估计，证明新方法具有很好的鲁棒性，是有效的。关键词：声信号；变步长LMs算法；遗忘加权；互功率谱相位；时延估计中图分类号：TN912．3；7I粥99文献标志码：A文章编号：100l一3695(2015)10—2940一03doi：10。3969／i．issn．1001．3695。2015。10．013Research0fpipeline1eakagelocationm

3、ethodbaSedoni珥)roved【MS—CSPELl90血hmFuHua，wangCanxiang，Liwenjuan，MaYanjuall(，ku血y旷Ek￡血d，＆c0Ⅲ，0fE嘣，哪^增，Li∞Ⅱi嘈死如，l池f№沁巧妙，肌，以∞“∞nf喟125105，∞i删)Abstract：AccordingtotheissuethatstepfactorofVariablesteplen殍hIeastmeansquare(LMS)adaptivefiltedngalgorithmreducesquieklywhen

4、【healgoIithmconVe唱encedegreedeepen，tllispaPeTintroducedthesumoffDrgetcingweighledforhistor．icaleⅡorsquareandslidingwindowtoimprovetheconvergencerateofalgorithmandreducetllesteady—statemisadjustmentintheiteratiVeprocessofstepfactor．Itusedthecross-powerspectrumpha

5、se(CSP)methodforsigIlaltimedelayestimation，a．doptedthemethod“multi—fhmeweightedsm00thingforc阳ss—powerspectrumfunctiontojmprovealgorithm’santi—noiseabiLi．ty．Simulationresultsshowthattheinlprovedajgorithmcanalsogetthee矗leetivetimedelayestimationatIowSNRconditions，

6、proVedt11atthenewmethodhasgoodrobustnessandise饪bctive．Key、阳rds：acousticsigIlal；V撕ablestepsizeLMsalgoritIlm；forgetlingweighted；cross-powerspectmmphase；timedelay城市的供水管道线路长而且所处环境复杂，有不可避免的管道老化、腐蚀以及其他各种人为或自然因素损坏，管道泄漏时有发生。如果不能及时有效地确定泄漏位置，将产生大量的水资源浪费。目前，管道泄漏检测定位方法主要有压力

7、梯度法、负压波法、声波检测法¨。等。前两种方法主要适用于分支较少的管道，如石油管道。而城市供水管道存在大量的分支，实际测得压力变化不能单纯推出是泄漏还是分支分流导致的，因此，本文采用基于声信号的处理方法来实现供水管道泄漏点的检测和定位。泄漏点的检测定位精度主要取决于干扰噪声的滤波效果和时延估计的精确程度。针对这两个方面的问题，本文在噪声抑制方面采用了变步长的最小均方(LMS)算法对信号进行自适应滤波，解决了固定步长算法在收敛速度与收敛精度之间的矛盾，针对步长因子随着算法收敛程度加深而快速变小的问题，在原有算法的基础上，

8、对步长因子的迭代过程进行改进，引入了历史误差平方的遗忘加权和，并加入滑动窗，提高算法的跟随速度，改进后的算法在不同信噪比条件下更具有韧性，算法的鲁棒性进一步提高。在时延估计方面，采用了性能较为优异的互功率谱相位法(CSP)，并对互功率谱函数进行加权平滑以提高算法的抗噪能力。1基于声信号的检测定位原理当供水管道发生泄漏时，管道内的高