基于改进GA算法的远场震源定位方法.pdf

第 4 4卷 第 2期 2 0 1 8年 2月 工矿 自 动化 I nd us t r y an d M i ne Aut o ma t i o n V0 1 ． 4 4 NO ． 2 Fe b ．2 0 1 8 文章 编号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 o 1 8 0 2 0 0 8 4 0 6 D OI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 x ． 2 0 1 7 0 9 0 0 4 2 基于改进 G A算法的远场震源定位方法 李 月 。 ， 陈卿 ， 丁恩 杰 。 ， 程龙 。 1 ． 中国矿业大学 信息与控制工程学院，江苏 徐州 2 2 1 0 0 8 ； 2 ． 徐州工程学院 数学与物理科学学院 ， 江苏 徐州 2 2 1 0 0 8 ； 3 ． 中 国矿业 大学 物 联 网 感 知矿 山 研 究 中心 ，江苏 徐 州 2 2 1 0 0 8 摘要 针对震源置于远场时定位精度急剧下降的问题， 提 出了基 于改进 G A算法的远场震源定位方法。 改进 GA算法综合利用拟牛顿法收敛速度快和 GA算法可全局搜索的特点实现震 源定位 ， 仿真结果表明， 改 进 G A算法运行速度约为 G A算法的 3倍。针对传感器单轴排列导致 Y轴定位精度无法保证的 问题 ， 提 出 将传 感 器的位 置布置 改为双 轴 ， 在 双轴 上各 自设置 独立 的子 目标 函数 ， 保证 双轴误 差 最小 ， 分析结果 表 明 ， 新 目标 函数 的收 敛速度 更快 、 更稳 定 ， 可有效提 高 Y轴 定位精 度 。 关键词 远场震源定位 ； GA算法；拟牛顿法；目标函数 ； 传感器布置； 双轴排列 中图分类号 T D6 3 文献标志码 A 网络出版时间 2 0 1 8 0 1 1 2 0 9 1 5 网络 出版 地址 h t t p ／ ／ k n s ． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 8 Z ． 1 6 2 7 ． T P ． 2 0 1 8 0 1 1 0 ． 1 7 2 2 ． 0 0 3 ． h t ml Fa r f i e l d s e i s mi c s o u r c e p o s i t i o n i n g me t h o d b a s e d o n i mp r o v e d GA a l go r i t h m LI Yu e 一， CHEN Qi n g ， 一， DI NG E n j i e 一， CHE NG L o n g ， 。 1． Sc ho o l o f I nf o r m a t i o n a nd Co nt r o l Eng i ne e r i n g，Chi na U n i v e r s i t y o f M i ni n g a nd Te c hn o l og y， Xu z h o u 2 2 1 0 0 8，Ch i n a ；2． S c h o o l o f Ma t h e ma t i c s a n d Ph y s i c s ，Xu z h o u Un i v e r s i t y o f Te c h n o l o g y ，Xu z h o u 2 2 1 0 0 8 ，Ch i n a ；3 ． I n t e r n e t o f Th i n g s Pe r c e p t i o n M i n e Re s e a r c h Ce n t e r ， Ch i n a Un i v e r s i t y o f M i n i n g a n d Te c h n o l o g y ，Xu z h o u 2 2 1 0 0 8 ，Ch i n a Ab s t r a c t I n v i e w o f p r ob l e m t h a t po s i t i o ni n g a c c u r a c y d r op s s h a r pl y wh e n s e i s mi c s ou r c e i s p l a c e d i n f a r f i e l d，a f a r f i e l d s e i s mi c s o ur c e po s i t i o ni n g m e t ho d ba s e d o n i m p r ov e d GA a l g o r i t hm wa s p r op o s e d．Th e i mpr o ve d GA a l g or i t hm ma k e s us e o f f a s t c on v e r ge nc e s pe e d o f q ua s i Ne wt on m e t ho d a nd gl o ba l s e a r c h o f GA a l g o r i t h m t o r e a l i z e s e i s mi c s o ur c e p os i t i on i ng． Si mul a t i o n r e s u l t s s ho w t h a t t h e i mp r o v e d GA a l go r i t hm r u ns a bo ut t h r e e t i m e s f a s t e r t h a n t he GA a l go r i t h m ． I n v i e w o f p r ob l e m t ha t p os i t i on i ng a c c u r a c y of y a x i s c a n no t be g ua r a nt e e d d u e t o u ni a x i al a r r a n ge m e nt o f s e n s o r s ，i t wa s p r op os e d t o c h a ng e t h e p o s i t i o n o f t h e s e n s o r s t o t wo a x e s a n d s e t i n d e p e n d e n t s u b o b j e c t i v e f u n c t i o n s o n b o t h a x e s t o mi n i mi z e t h e b i a x i a l e r r o r ．An a l y s i s r e s u l t s s h o w t h a t t h e n e w o b j e c t i v e f u n c t i o n c o n v e r g e s f a s t e r a n d r u n s m o r e s t a bl y，a n d c a n e f f e c t i v e l y i mpr o v e Y a x i s p os i t i on i n g a c c u r a c y． Ke y w o r d s f a r f i e l d s e i s mi c s o u r c e p o s i t i o n i n g ；GA a l g o r i t h m；q u a s i - Ne w t o n me t h o d ；o b j e c t i v e f un c t i o n；s e ns o r a r r a nge me nt ；bi a xi a l a r r a ng e me nt 收稿 日期 2 0 1 7 0 9 1 5 ； 修回 日期 2 0 1 7 - 1 2 2 5 ； 责任编辑 胡娴。 基金项 目 国家重点基础研究发展计划 9 7 3计划 项 目 2 o 1 4 c B o 4 6 3 o 5 ； 江苏省产学研联合创新资金前瞻性联合研究项 目 B Y2 0 1 5 0 2 3 0 4 。 作者 简介 李月 1 9 9 3 一 ， 女， 安徽滁州人 ， 硕士研究生 ， 主要研究方向为震 源定位 ， E ma i l 1 9 8 7 4 7 7 9 6 3 q q ． c o rn。通信作者 丁恩杰 1 9 6 2 一 ， 男 ， 山东青岛人 ， 教授 ， 博士研究生导师， 博 士， 主要研究方向为无线传感器 、 矿山物联 网、 煤矿监控及信息化技术 、 现场总线及工业 以 太网 、 智能仪 器仪表 ， E - ma i l e n i ie d c u mt ． e d u ． c n 。 引用格式 李月 ， 陈卿 ， 丁恩杰 ， 等． 基于改进 GA算法 的远场震源定位方法[ J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 8 ， 4 4 2 8 4 8 9 ． L I Yu e ， C HE N Qi n g ， DI N G E n j i e ， e t a 1 ．F a r - f i e ld s e i s mi c s o u r c e p o s i t i o n i n g me t h o d b a s e d o n i mp r o v e d GA a l g o r i t h m[ J ] ． I n d u s t r y a n d M i n e Au t o ma t i o n， 2 0 1 8， 4 4 2 8 4 8 9 ． 2 0 1 8 年 第 2期 李月等 基 于改进 GA算法的远场震 源定位方法 ．8 5 ． 0 引言 获取震 源 准确位 置 对于 动态 灾 害的早 期 预警 具 有重要作用L 1 ] 。通过震源传感器接 收震波并根 据 震波 的初至时刻反演出震 源位置称为震源定位[ 4 ] 。 根据震源定位公式 ， 可将震源定位问题转换成数学 中未知量的求解问题 。数学中未知量求解方法包括 线 性方 法和 非线 性方 法 。常用 的线性方 法 有梯 度下 降法、 牛顿法、 拟牛顿法等 ， 非线性方法有模拟退火 法 ， 遗传 算法 Ge n e t i c Al g o r i t h m， GA 、 单纯 形法 等 。其中， 梯度下 降法存在 收敛速度 慢等 问题[ 5 ] 。 拟牛顿法需寻找替代矩阵， 收敛速度快 ， 但易陷入局 部极小值点[ 6 ] 。单纯形法从几何搜索的角度迭代 ， 易收敛[ ， 是 目前的主流算法[ 引。GA算法 可全局 搜索[ 9 ] ， 前 期 搜 索 收 敛 速 度 快， 后 期 收 敛 速 度 慢[ 1 ] ， 且相较于单纯形法 ， 具有天然 的并行性 ， 很 容易应用到并行计算环境r 1 。 中， 顺应 了目前物联 网 发展 研究 的 大趋势 n 。 在震源置于远场时， 定位精度急剧下 降口 。针 对该问题 ， 本文提 出了基于改进 GA算法 的远场震 源定位方法 ， 综合利用拟牛顿法收敛速度快的特点 和 GA算法可全局搜索 的特点实现震源定位 ， 提高 了震源定位的精度和速度。 1 震 源定 位 原理 震源 定位 公式 为 ／ zX f 。 Y f z一 。一 ￡ t 。 1 式中 ， Y， z 为震源坐标 ； z ， Y ， z 是编号为 i 的 检波器的坐标 ； 是编号为 i的检波器接收到的震 波在介质中传播 的平均波速 ； t 是 编号为 i的检波 器接收到震动的时刻 ； t 。 为震源的起震时刻。 当检 波 器 位 于 同一 条 直 线上 时 ， 二维 远 场 震 源 定位模型如图 1 所示。 图 1 二维 远场震源定位模型 F i g ． 1 Two d i me n s i o n a l f a r - f i e l d s e i s mi c s o u r c e p o s i t i o n i n g mo d e l 由图 1 可 得 _ 二 i F ／ x 2 一 z 。 2一 。 2一 z 2 一 ／ z s z 3 一 一 ‘ ’ 。 。。。 。。。 。。。 。。。 。。。 。。。 。。。 。。。 。。。 ‘ ‘ ’ 。 一 ‘ ／ 2 3 i F 一 2 式 中 为 波速 ； t 1 2 一t 1 一t 2 ； t 2 3 一t z --t 3 ； t 3 4 一t 3 一t 4 。 对式 2 进行 处理 可得 到 目标 函数 f x， 一 ／ z 1 一z 1 一 。 一 ／ z 2 --x 2 一 。 √ z 2 -x 。 2 一 一 ／ z 3 -x 。 3 --y 一 3 ￡ 2 3 3 4 震源定位的问题转化为上述 目标 函数的优化求 解 问题 ， 找到使 目标 函数最优 的 z和 Y值 ， 就认 为 找 到 了震源 位 置 。 2改进 G A算法原理及性能分析 2 ． 1 G A 算法 GA 算法 原 理 首 先确 定 搜 索空 间 的范 围 ， 组 成 遗传空间的初始种群。为挑选出符合预期 的个体 ， 需要设定合 适 的适应 度 函数 ， 即本文 的 目标 函数 。 模 拟种 群交 配原 理 ， 选 择 具 有 更 高 适 应 性 的个 体 相 互交配 ， 以产生优 良个体 ； 同时随机修改待求解变量 中的某些部分 ， 变异出新个体 ， 继续选择适应性更强 的个体 ； 循 环上 述 过程 ， 直 到 满 足终 止条 件 ， 得 到 最 优 解 。 为 了确 保震 源 位 置 在 所设 定 的范 围内 ， 刚 开 始 会给出一个较大的空 间范围。G A算法需要将该 空 间范围离散为很多 的点逐个搜索， 到接近真实值 的 时候 收 敛 速 度 很 慢 。为 了 提 高 收 敛 速 度 ， 本 文 对 GA算 法 进行 了 改进 。 2 ． 2 改进 GA 算 法 改进 GA算法将 GA算法和拟牛顿法相结合 ， 通 过优 势互 补提 高震 源定 位精 度 和速度 。 改进 GA算法流程如图 2所示。首先使用 GA 算法进行初始寻优 ， 当搜索范 围缩小到一定程度 时 结束寻优过程 ； 再将 GA算法得到的最优解作为拟 8 6 工矿 自动化 2 0 1 8年 第 4 4卷 牛顿 法寻 优 的初值 进 行 精 确 寻 优 ； 当拟 牛 顿 法 寻优 过 程 结束 时 ， 判 断所 得 的最优 解 是否 符合 预期 ， 如果 符合则将其作 为最终结果输出 ， 否则使用 GA算法 进 行一 定次 数迭 代 ， 将 得 到 的最 优 解作 为最 终 结 果 输 出 。 d 1 于 GA 算法 不需 要 寻找精 确解 ， 所 以 ， 只要 个体 数 量足够 多 、 能 够 较 好 地 覆 盖最 优 解 可能 存 在 的位 置 即可 。 设定目标 函数值 匝 Y 。 ● l 将得到的震源位置 J I 用G A 算法进行 作为下一步寻优的初值 l l 迭代运算 用拟牛顿法 二度优化 Y 拟牛顿法优化 的最优解之 间 ＼ 的距离小于欧 氏距离 ／ 主 得到最接近震源 位 置的最 优解 图 2改 进 GA 算 法 流 程 Fi g． 2 Fl ow of i mpr ov e d GA a l gor i t hm 2 ． 3定位速 度 对 比分析 为 了验 证 改 进 GA 算 法 的 有 效 性 ， 分 别 采 用 GA算 法 和改进 GA 算 法进 行 仿 真分 析 。设定 如 下 参数 检 波器坐标 为 O ， 0 ， 1 r n ， 0 ， 2 r n ， 0 ， 3 1T I ， 0 ； 介质波速 一2 3 0 m／ s ； 在横轴 [ 一5 0 ， 5 o ]m、 纵 轴E 9 ， 5 0 ]m范围内， 分别 以 1 1T I 为问隔设置震源， 对共 计 5 05 0 1 5 09十1 4 2 4 2个 震 源 进行 定位 。其他参 数 设置 见表 1 。 表 1 改进 GA算法参数设置 Ta bl e 1 Pa r a m e t e r s s e t t i ng f or i mp r ove d GA a l g or i t hm 参数名 参数值 参数名 参数值 个体数 目 3 0 0 代沟0 ． 9 5 最大遗传代数 5 0 0 交叉概率0 ． 7 最大迭代次数 2 0 0 停 止准则0 ． 0 1 最小 遗传 代数 1 0 拟牛顿法迭代 0 ． 0 0 0 0 01 二进 制位数 1 6 停止条件 GA算法相关参数设置 最大遗传代数为 2 0 0 ， 变 异概 率 为 0 ． 2 ， 其 他 参数 与改 进 GA算 法相 同 。 采 用 2种 算 法 定 位 得 到 的纵 、 横 坐 标 的定 位 误 差 P 。 一 如 图 3 、 网 4所 示 。 a 横 坐 标 误 差 b 纵坐标误篾 冈 3遗传算法定位 误差 Fi g， 3 Pos i t i o n i n g e r r o r o f GA a l go r i t hm 1 2 E 8 4 0 5 0 4 0 3 0 g 2 0 J 0 0 5 0 | I 横坐标误差 b 纵 坐 标 误 蔗 P 1 图 4改 进 GA算 法 定 位 误差 Fi g． 4 Pos i t i on i n g e r r o r of i m p r o v e d GA a l gor i t h m 重 复进行 1 0次 上述 仿 真 ， 取 1 0次 仿 真 所 用 时 间 的平均 值 ， G A 算 法用 时 1 8 8 5 ． 1 5 5 S ， 改 进 GA算 法 用 时 5 8 8 ． 7 5 S ， 改 进 GA 算 法 运 行 速 度 约 为 A 算 法 的 3 倍 。这 是 F } 1 于 拟 牛顿法 提 高 了 GA算 法 的 收敛 速度 ， 从 而提 高 了震源 定位 的速 度 。 在图 3 、 图 4中的绝大部分 区域 。 改进 GA算法 的误 差 曲线要 比 GA算 法光 滑 ， 误差 更小 ， 定 位速 度 更快 。但 是一 旦 出现误 差 ， 误差 值会 比较 大 。 2 ． 4 改进 GA 算 法定 位误 差分 析 假 设震 源 真 实 坐标 为 3 0 m， 2 5 r n ， 取 搜 索 区 域 中 的 4组 坐 标 1 0 r n 。 2 0 IT I ， 2 0 F i t ， 2 5 1 T I ， 2 5 IT I ， 3 5 m 。 4 0 m， 5 0 m ， 每 组重 复进 行 1 5次 反 2 0 1 8年第 2期 李月等 基于改进 G A算法的远场震源定位方法 ．8 7 ． 演定 位 ， 通过 控制 变 量 法 将 反 演 出 的定 位 坐 标 和 真 实坐 标作 对 比， 结 果如 图 5所示 。 a 坐标 1 0 m， 2 0 m b 坐标 2 0 m， 2 5 m c 坐 标 2 5 m ， 3 5 m d坐 标 4 O m， 5 0 m 一 ◆ 一定位 ；。 一定位 ； 真实 ；⋯ ⋯真实Y 图 5 定位坐标 和真实坐标 对 比 Fi g ． 5 Co n t r a s t o f p o s i t i o n i n g c o o r d i n a t e s a n d r e a l c o o r d i n a t e s 从图 5可看出， 轴定位误差明显小于 Y轴 ， 这 是由于检波器 的位置在 同一条直线上 ， 导致震源的 到达时间差有变动。图 5 c 和图 5 d 中 z轴定位 误差波动较大， 图 5 b 中 y轴定位误 差波动较大。 震源真实坐标为 3 0 m， 2 5 m ， 在算法搜索 到越 接 近震源真实位置的时候 ， 误差越大。这是 由于在搜 索过程 中， 目标 函数越接近真实值 ， 其变化越小 ， 以 致算法最终搜索到错误的位置。本文通过构建一种 新 的目标函数来解决该问题 。 3新 目标 函数 的构 建 3 ． 1 新 目标 函 数 在 原 目标 函数 中设 置 的是 X坐 标 定 位 ， 检 波 器 的单轴排列导致 Y轴 的定 位精度无法保证 。为 了 改善 Y轴 的定位精度 ， 将检波器的位置改为双轴布 置 ， 在双 轴上 各 自设 置独 立 的子 目标 函数 ， 保 证 双轴 的误 差 最 小 ， 此 时 的 二 维远 场 震 源 定 位 模 型 如 图 6 所示 。 Y l ， 1 x 2 ， Y 2 ， Y 3 l ， Y 1 x 5 ， y s ， x 6 ， Y 6 ／ 、 8 ， Y 8 图 6 双轴 二 维 远 场 震 源 定 位 模 型 F i g ． 6 Bi a x i a l a n d t wo d i me n s i o n a l f a r - fi e l d s e i s mi c s ou r c e p os i t i on i n g mo de l 以坐标分别为 z ， Y ， ， Y 的检波器为例 ， 测得 震波 到达 2个 检波 器 的时 间差 TNt 。 ， 其 中 t 。 为 AD转换周期 ， N 为通过人工或机器读取 的到达 时 间 ， 在 实 际 情 况 下 ， t 。和 N 为 整 数 ， 为 了讨 论 方 便 ， 假设 T0 。震源坐标 z， ．y 满足如式 4 所示 的双 曲线方 程 和式 5 所 示 的渐 近线 方程 。 一 半 一 N。 t ， 2 一 1 、 。 N。 t 3 一 ＼ J一 一 一 ／ x 2 --X l Nt o v 2 _ N 2 t2o V 2 z Tx l x 2 ， 5 当震源置于远场 的时候 ， 渐 近线和双 曲线的误 差非常小 ， 用双 曲线代替渐进线来定位 ， 最终转换得 到 关 于 的函数 一 兰 二 √ 一√ z 当 双 坐 标 排 列 的 检 波 器 坐 标 为 z ， Y ， z2 ， Y 2 ， z3 ， Y 3 ， z 4 ， Y 4 ， 5 ， 5 ， z6 ， 6 ， 6 z ， Y ， z 。 ， 。 时 ， 将 在 轴和 Y轴分别放置 的 4组检波器两两组合 ， 得 厂 l z 一 l X 一z z I ， ， 2 z 一 8 8 工矿 自动 化 2 0 1 8年 第 4 4卷 l X 。 一z l 。 令 目标 函数 ， 一 1 f z l I f z z I ， 由于 是关 于 的函数 ， 要使得 目标函数最小 ， 只需 要找到满足条 件 的最优 解 ， 再 由 反 演相 应 的 z， Y值 ， 即可对远场震源进行定位 。 3 ． 2收敛 速度 对 比分析 假 设检 波检 波器 的坐标 为 9 7 0 m， 0 ， 9 8 0 m， 0 ， 9 9 0 m ， O ， 1 0 0 0 m， O 和 O ， 9 7 0 m ， O， 9 8 0 m ， 0 ， 9 9 0 m ， 0 ， 1 0 0 0 m ， 波 速为 3 0 0 0 m／ s ， 震 源 坐 标为 6 0 0 m， 1 0 0 0 m 。 通过计算 可得各个检 波检 波器 的到达 时 间差 分 别 为 t 1 2 ≈ l _ 1 7 0 4 ms ， t 2 3 ≈ 1 ．1 9 7 6 m s， t 3 4 ≈ 1 ． 2 2 4 6 m s ， t 5 6 ≈ O ．1 3 8 8 ms， t 6 7 ≈ 0 ． 08 3 3 m s ， t 7 8 ≈ 0． 0 2 7 8 m s 。 设原 目标 函数为 A， 新 目标 函数 为 B， 其 中 B I ．z 一．z 。 l l Y 一Y I ， 进行 2 O组实 验 ， 对 比 A 和 B 的性能 ， 结 果见 表 2 。 表 2 新 旧目标函数性能对比 Ta bl e 2 Pe r f or ma nc e c omp a r i s o n o f t he ol d a n d ne w t a r g e t f un c t i on s 新 旧 目标 函数 的收敛速度 对 比如 图 7所示 。从 图 7可 以看 出 ， 与 A 相 比， B的 收敛 速 度更 加 稳定 ， 而且 B 在 迭 代 2 0次 之 前 就 会 收 敛 ， 收 敛 速 度 快 于 A。 ■ 一 A 1 O 0 8 O 裁 6 O 40 20 0 5 l O l 5 2 0 实验编号 图 7新 1 日目标 函数 的 收 敛 代 数 对 比 Fi g． 7 The c o m p a r i s o n of c o n ve r ge n c e s p e e d be t we e n o l d a nd ne w t a r g e t f un c t i on s 新 旧目标函数的速度误差对比如图 8所示 。从 图 8可看出， B的速度一直很稳定 ， 而 A 的速度不 稳定 ， 波 动很大 。同时 B 的速 度 和实 际 速度 的误差 一 直稳定 为 3 8 5 ． 3 m／ s ， 而 A 的速 度误 差波 动很 大 ， 刚 开始为 5 8 ． 1 m／ s ， 最 大值 为 1 2 4 3 ． 7 m／ s ， 都 没有 收敛到真实速度 ， 这是 由于计算机的计时精度等因 素引起 ， 与 目标函数和算法等无关 。 ● g } llII 瞄 l 50 0 1 0 0 0 50 0 O - 一 一 ⋯ ’ 一 ’ ～ 5 l O 】 5 2 0 实验编 号 图 8新 1 日目标 函数 的速 度 误 差 对 比 Fi g ． 8 Th e c o mp a r i s o n o f s p e e d e r r o r b e t we e n o l d a n d ne w t a r ge t f u nc t i on s 3 ． 3 新 目标 函数 定位误 差分析 假设 x 在[ 一5 ， 9 4 3 m 范 围内移动 ， 在[ 7 ， 1 0 6 ]m范围内移动 ， 一共有 1 0 0 1 0 0个点， 通过计 算得出真实波速， 再通过搜索 目标 函数 ， 得到满足条 件的最优波 速值 ， 最 后反演得 到相 应 的震 源坐 标 z z ， y 2 。记震源横坐标 的理论误差值 e x I z 一z I ， 纵 坐标 的理论 误差 值 e 一 f 一j ， } ， 则 采 用 新 目标 函数得 到 的震 源定位 误差 如 图 9所示 。 将图 9 a ， b 分别与图 3 a ， b 比较可知 ， 采 用原 目标 函数时 ， 定位误差散落不均 匀， 同时 y轴 定位误差要小 于 z轴定位误差 。而采 用新 目标函 数得到的误差在绝大部分区域都很光滑 ， 震源定位 更接近真实值 ， 且 Y轴定位精度得到明显改善 。 2 0 1 8年第 2期 李月等 基于改进 G A 算法的远场震源定位方法 8 9 4 结论 I 50 1 00 5 0 一 b Y轴 图 9震源定位误差 Fi g ．9 Er r or of s ou r c e p os i t i on i n g 20 0 0 1 改进 GA算法利用原有 GA算法 的全局搜 索 能力 ， 同 时结合 拟 牛顿算 法 的快速 收 敛特性 ， 在 一 定误差范围内， 可以提高远场震源定位的精 度。仿 真分 析结 果 表 明 ， 在并 行化 的 环境 下 ， 改 进 GA算 法 的平均定位速度为原 GA算法的 3 倍 。 2 针 对检 波器 单轴 排列 导致 Y轴 定 位精 度 无 法保 证 的问 题 ， 将 检波 器 的位 置改 为双 轴布 置 ， 在 双 轴上各 自设置独立的子 目标 函数 ， 保证双轴误差最 小 。新 旧 目标 函数 的性 能对 比分 析 表 明 ， 新 目标 函 数 的收敛 速 度更快 、 更 稳定 。在误差 允许 的范 围内 ， 用该 目标 函数实现震 源定位 ， 可有效提高 Y轴定位 精度 。 参考文献 R e f e r e n c e s [1 ] 张红才．地 震预 警 系统关 键技 术研 究[ D ] ．哈尔 滨 中国 地 震 局 工 程 力 学 研 究所 ， 2 01 3 ． [ 2] 程久龙 ， 宋广东 ， 刘统玉 ， 等．煤矿井下微 震震源高精 度定 位 研 究 [ J ] ．地 球 物 理 学 报 ， 2 0 1 6 ， 5 9 1 2 4 5 1 3 45 2 O． CHENG J i u l o n g ，S ONG Gu a n g d o n g，LI U To n g y u， e t a 1 ． Hi g h p r e c i s i o n l o c a t i o n o f mi c r o s e i s mi c s o u r c e s i n u n d e r g r o u n d c o a l mi n e [ J ] ．C h i n e s e J o u r n a l o f Ge o p h y s i c s ， 2 01 6， 5 9 1 2 4 5 1 3 4 5 2 0 ． [3 ] 王 子 瑁．地 震 动破 坏 性 与 地 震 预警 理 论 方 法研 究 [ D] ．北京 北京交 通大学 ， 2 0 1 7 ． [4] 李楠．微震震 源定 位 的关键 因素作 用机 制及 可靠性 研究 I- D ] ．徐州 中国矿业大学 ， 2 0 1 4 ． [5 ] 郭跃东 ， 宋旭东．梯度 下降法的分析和改进[ J ] ．科 技 展 望 ， 2 0 1 6， 2 6 1 5 U 5 ． [ 6] 于杰．改进 的多步 拟牛 顿法及 其收 敛性 [ D ] ．南京 南京航空航天大学 ， 2 0 1 1 ． [ 7] [ 8] [9] [ 1 0 ] [ 1 1 ] [ 1 2 ] [ 1 3 ] [ 1 4 ] [ 1 5 ] 李健 ， 高永涛 ， 谢玉玲 ， 等．基于无需测 速的单纯形法 微地震 定 位 改 进 研 究 [ J ] ．岩 石 力 学 与 工 程 学 报 ， 2 O 1 4， 3 3 7 1 3 3 6 - 1 3 4 6 ． LI J i a n， GAO Yo n g t a o ，XI E Yu l i n g， e t a 1 ． I mpr ov e me nt of mi c r os e i s m l o c a t i n g b a s e d on s i mp l e x me t h o d wi t h o u t v e l o c i t y me a s u r i n g[ J ] ． C h i n e s e J o u r n a l o f Ro c k Me c h a n i c s a n d En g i n e e r i n g，2 0 1 4， 3 3 7 1 3 3 6 - 1 3 4 6 ． LI J ，W U S C，GA0 Y T，e t a 1 ． An i mp r o v e d mu 1 t i d i r e c t i o n a l v e l o c i t y mo d e l f o r mi c r o s e i s mi c mo n i t o r i n g i n r o c k e n g i n e e r i n g [ J ] ．J o u r n a l o f C e n t r a l S o u t h Un i v e r s i t y ， 2 O 1 5， 2 2 6 2 3 4 8 2 3 5 8 ． 马永 杰 ， 云文霞．遗传算法研究进展 [ J ] ．计 算机应用 研究 ， 2 0 1 2 ， 2 9 4 1 2 0 1 1 2 0 6 ． MA Yo n g j i e ，YUN W e n x i a ． Re s e a r c h p r o g r e s s o f g e n e t i c a l g o r i t h m [ J] ． Ap p l i c a t i o n R e s e a r c h o f Comp ut e r s ，2 01 2，29 41 2 01 1 2 06 ． 赛 琳 伟．基 于 遗传 算 法 的 团簇 结构 全 局 搜 索 [ D] ． 大 连 大 连 理 工 大 学 ， 2 O l 2 ． 朱钰 ， 韩 昌佩．一种种群 自适 应收敛 的快速遗传 算法 I- J ] ．计算机科学 ， 2 O 1 2 ， 3 9 1 0 2 1 4 2 1 7 ． Z H U Yu ，HAN Ch a n g p e i ． I m p r o v e d g e n e t i c a l g o r i t h m wi t h a d a p t i v e c o n v e r g e n c e p o p u l a t i o n s [ J ] ． Compu t e r S c i e n c e，201 2，3 9 1 021 4 2l 7 ． 汪民乐．遗传算 法的收 敛性研 究[ J ] ．计 算技术 与 自 动 化 ， 2 0 1 5 。 3