DE112018002543T5

DE112018002543T5 - Kombinierte Chemo- und Geschwindigkeitssensoren zur Analyse von Fluidverunreinigung

Info

Publication number: DE112018002543T5
Application number: DE112018002543.8T
Authority: DE
Inventors: Bruce Elmegreen
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 2017-05-17
Filing date: 2018-05-14
Publication date: 2020-02-20
Also published as: US20200041690A1; CN110622023A; CN110622023B; US20180335544A1; US10935692B2; US10502862B2; WO2018211402A1

Abstract

Verfahren und Systeme zum Lokalisieren einer Chemikalienquelle beinhalten ein Messen einer chemischen Konzentration mit Sensoren an einer Mehrzahl verschiedener Positionen. Messwerte von Positionspaaren werden kreuzkorreliert, um für eine Gruppe von Positionen einen mittleren Geschwindigkeitsvektor zu bestimmen. Auf Grundlage einer Mehrzahl mittlerer Geschwindigkeitsvektoren wird eine Konvergenzregion bestimmt, um einen Standort einer Chemikalienquelle zu bestimmen.

Description

HINTERGRUND
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Fluidgeschwindigkeitsmessung und insbesondere Nachverfolgen und Lokalisieren von Verunreinigungsstoffquellen.
BESCHREIBUNG DES VERWANDTEN STANDES DER TECHNIK
Eine Schwierigkeit beim Lokalisieren der Quelle von beispielsweise dahintreibendem bzw. driftenden chemischem Dampf oder Fluid besteht in der stromabwärts zunehmenden Strömungsunregelmäßigkeit aufgrund von Turbulenz. Diese Unregelmäßigkeit bedeutet, dass ein chemischer Momentansensor eine zeitvariante Konzentration mit sowohl kurz- als auch langfristigen Änderungen erfasst.
KURZDARSTELLUNG
Ein Verfahren zum Lokalisieren einer Chemikalienquelle beinhaltet Messen einer chemischen Konzentration mit Sensoren an einer Mehrzahl verschiedener Positionen. Messwerte von Positionspaaren werden kreuzkorreliert, um für eine Gruppe von Positionen einen mittleren Geschwindigkeitsvektor zu ermitteln. Auf Grundlage einer Mehrzahl mittlerer Geschwindigkeitsvektoren wird eine Konvergenzregion bestimmt, um einen Standort einer Chemikalienquelle zu bestimmen.
Ein kombiniertes Chemo- und Geschwindigkeitssensorsystem beinhaltet Sensoren für chemische Konzentrationen, die so konfiguriert sind, dass sie eine Konzentration einer vorab bestimmten Chemikalie messen. Ein Sensorsteuermodul beinhaltet einen Prozessor, der so konfiguriert ist, dass er Messwerte von Paaren von Sensoren für chemische Konzentrationen kreuzkorreliert und einen mittleren Geschwindigkeitsvektor bestimmt.
Ein Lokalisierungssystem für Chemikalienquellen beinhaltet mehrere kombinierte Chemo- und Geschwindigkeitssensor- (CCVS-, combined chemical and velocity sensor) Systeme. Jedes CCVS-System besitzt Sensoren für chemische Konzentrationen, die so konfiguriert sind, dass sie eine Konzentration einer vorab bestimmten Chemikalie messen, und ein Sensorsteuermodul, das so konfiguriert ist, dass es Messwerte von Paaren von Sensoren für chemische Konzentrationen kreuzkorreliert und einen mittleren Geschwindigkeitsvektor bestimmt. Ein Analysemodul beinhaltet einen Prozessor, der so konfiguriert ist, dass er auf Grundlage der mittleren Geschwindigkeitsvektoren eine Konvergenzregion bestimmt, um einen Standort einer Chemikalienquelle zu bestimmen.
Diese und weitere Merkmale und Vorteile werden aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung veranschaulichender Ausführungsformen ersichtlich, die in Zusammenschau mit den begleitenden Zeichnungen zu lesen ist.
Figurenliste
Die nachfolgende Beschreibung gibt unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Figuren Einzelheiten zu bevorzugten Ausführungsformen an, wobei:

1 ein Blockschaubild eines kombinierten Chemo- und Geschwindigkeitssensors (CCVS) ist, der gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Strömungsrichtung einer Chemikalie oder eines Verunreinigungsstoffs misst;
2 ein Blockschaubild mehrerer CCVS-Systeme in einer Anordnung ist, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung so konfiguriert ist, dass sie eine Quelle einer Chemikalie oder eines Verunreinigungsstoffs lokalisiert;
3 ein Blockschaubild bzw. Ablaufplan eines Verfahrens zum Lokalisieren einer Chemikalien- oder Verunreinigungsstoffquelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
4 ein Blockschaubild eines Sensors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
5 ein Blockschaubild eines Sensorsteuermoduls ist, das gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Strömungsrichtung einer Chemikalie oder eines Verunreinigungsstoffs misst;
6 ein Blockschaubild eines Analysesystems ist, das gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Quelle einer Chemikalie oder eines Verunreinigungsstoffs lokalisiert, und
7 ein Blockschaubild eines Verarbeitungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen Erfassung und Lokalisierung von beispielsweise Chemikalienlecks in komplexen Strukturen wie Rohrleitungsstützen und Gebäuden bereit. Diese Ausführungsformen stellen gleichzeitige und an gemeinsamen Standorten erfolgende Messungen chemischer Konzentrationen in der Luft sowie der Richtungen und Geschwindigkeiten von Luftströmen bereit. Bei der Erfassung von Chemikalienlecks in einer Flüssigkeit, beispielsweise Öl in Wasser, kommt eine ähnliche Kombination aus Konzentrationsmessungen und Fluidmessungen zur Anwendung.
Insbesondere werden bei den vorliegenden Ausführungsformen Messungen von sowohl chemischen Konzentrationen als auch lokalen Fluidrichtungen und - geschwindigkeiten an mehreren verschiedenen Punkten im Raum vorgenommen. Die Messwerte der chemischen Konzentrationen werden miteinander kreuzkorreliert, um eine Strömungsrichtung der Chemikalie zu ermitteln. Die Kombination aus mehreren solchen Konzentrations-/Fluid-Sensoren wird vorliegend als kombinierter Chemo- und Geschwindigkeitssensor (CCVS) bezeichnet.
Es wird nun Bezug auf die Zeichnungen genommen, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Elemente bezeichnen, wobei in 1 zunächst ein CCVS 100 gezeigt ist. Der CCVS 100 beinhaltet Sensoren 102 und ein Steuermodul 104. Die Sensoren 102 sind jeweils mit dem Steuermodul 104 verbunden und stellen z.B. über eine drahtgebundene oder drahtlose Verbindung Sensordaten bereit. Das Steuermodul 104 bestimmt eine Richtung, aus der ein Chemikalien- oder Verunreinigungsstoffstrom kommt.
Jeder Sensor 102 misst eine Konzentration einer Chemikalie oder eines Verunreinigungsstoffs. Die Sensoren 102 können diese Größen in einer gasförmigen Umgebung oder in einer flüssigen Umgebung messen. Je nach Schnelligkeit des Sensors 102 und der Geschwindigkeit des den Sensor 102 passierenden Fluids kann in einer Zeitfolge mit einer Länge von mehreren Sekunden oder Minuten ein von jedem Sensor 102 in jedem CCVS 100 stammender zeitabhängig gemessener momentaner Chemikalienanteil gespeichert werden. Für schnellere Sensoren 102 und höhere Windgeschwindigkeiten können kürzere Zeitfolgelängen geeignet sein. Versuchszeitverzögerungen zwischen zwei jeweiligen Sensoren 102 können positiv oder negativ sein, entsprechend einem Verhalten eines Verunreinigungsstoffs, der zuerst einen Sensor 102 des Paars oder den anderen erreicht.
In einer Ausführungsform ist ein Sensor 102 am „Ursprung“ positioniert, während zusätzliche Sensoren 102 entlang jeder von drei orthogonalen Dimensionsachsen positioniert sind. Es ist zu beachten, dass es sich bei dieser Sensoranordnung um nur eine mögliche Konfiguration handelt. Jeder Satz aus vier oder mehr Sensoren 102, die nicht koplanar sind, kann verwendet werden, um für einen beliebigen Punkt im dreidimensionalen Raum eine Richtung anzugeben. Zu alternativen Konfigurationen zählt z.B. eine tetraedrische Konfiguration, bei der jeder Sensor 102 von jedem anderen Sensor 102 in dem CCVS 100 gleichweit entfernt angeordnet ist. Die vorliegenden Ausführungsformen werden unter schwerpunktmäßiger Betrachtung von CCVS-Konfigurationen beschrieben, die vier Sensoren beinhalten, jedoch ist zu beachten, dass zusätzliche Sensoren verwendet werden können.
In einem CCVS 100, der vier Sensoren 102 besitzt, existieren sechs Sensorpaar-Kombinationen, die zur Kreuzkorrelation verwendet werden können. Bei jedem Paar besitzt der die Sensoren 102 verbindende Raumvektor eine andere Richtung, und jedes Paar besitzt grundsätzlich eine andere Zeitverzögerung zwischen der Messung von Fluidelementen. Befinden sich die vier Sensoren 102 an Punkten r_i, wobei gilt i = (1,4), und wird die Verzögerung zwischen Punkt i und Punkt j als τ_ij ausgedrückt, dann wird die mittlere Strömungsgeschwindigkeit an der mittleren Sensorposition für drei orthogonale Richtungen ausgedrückt als: $V_{x} = \frac{1}{6} \sum_{i, j} \frac{{(r_{i} - r_{j})}_{x}}{τ_{i j}}$
$V_{y} = \frac{1}{6} \sum_{i, j} \frac{{(r_{i} - r_{j})}_{y}}{τ_{i j}}$
$V_{z} = \frac{1}{6} \sum_{i, j} \frac{{(r_{i} - r_{j})}_{z}}{τ_{i j}}$
wobei τ_ij eine Zeitverzögerung zwischen den Punkten i und j ist und wobei (.)_x die x-Richtungskomponente des Positionsvektors zwischen den Punkten i und j bezeichnet, wobei (.)_y und (.)_z analog für die y- und z-Richtungskomponenten gelten. Bei den Größen auf der jeweils rechten Seite dieser Gleichungen handelt es sich um Summierungen sämtlicher Paare von Sensoren 102, die auf r_i und r_j positioniert sind. Der Faktor 1/6 stellt auf die mittlere Geschwindigkeit im Falle von vier Sensoren 102 ab (was sechs verschiedenen Paaren von Sensoren 102 entspricht). Grundsätzlich entspricht die Anzahl an Paaren zwischen einer beliebigen Anzahl N von Sensoren 102 der Anzahl an Kombinationen von N zu jeweils zweien, was ausgedrückt wird als N!/(2!(N - 2)!).
Im Allgemeinen handelt es sich bei dem Fourier-Transformations-Potenzspektrum der Zeitvariation von Fluidbewegung zwischen Sensoren 102 um ein Potenzgesetz mit fester Steigung, welches die Komogorov-Skalierung von Turbulenz im Infraschallbereich widerspiegelt. Zugehörig zu diesem Zeitsignal ist eine Raumverteilung des chemischen Verunreinigungsstoffs, welche bei der Wirbelstruktur inkompressibler Turbulenz ebenfalls mehrskalig ist. In einem solchen Strom variiert der Messwert der Konzentration an einem einzigen Sensor 102 im Zeitverlauf mit vorbeiströmenden Maxima und Minima der Raumverteilung. Sowohl die räumliche Unregelmäßigkeit zu einem Zeitpunkt als auch die zeitliche Unregelmäßigkeit an einem Ort sind im Einzelnen nicht vorhersagbar, jedoch können deren statistische Eigenschaften über große Regionen und Zeiträume gemittelt werden und variieren nur langsam.
Das zeitabhängige Signal des chemischen Verunreinigungsstoffs an einem Sensor 102 kann mittels Kreuzkorrelation mit dem zeitabhängigen Signal des Verunreinigungsstoffs an einem anderen Sensor 102 kombiniert werden, um für das Driften eines räumlich unregelmäßigen Musters von einem Sensor 102 zum nächsten die wahrscheinlichste Zeitverzögerung zu bestimmen. Diese Zeitverzögerung gibt in Kombination mit dem bekannten von einem Sensor 102 zu einem anderen weisenden Raumvektor die mittlere Strömungsgeschwindigkeit in dieser Richtung an. Für mehrere Paare von Sensoren 102 und deren paarweise Kreuzkorrelationen und die resultierenden Verzögerungen können an der durch die mittlere Position der Sensoren 102 angegebenen Position alle drei Komponenten der mittleren Fluidgeschwindigkeit bestimmt werden. Bei der mittleren Fluidgeschwindigkeit handelt es sich um die Geschwindigkeit gemittelt über das von den Sensoren 102 des CCVS 100 umschlossene Volumen über das zur Kreuzkorrelation verwendete Zeitintervall.
Ist beispielsweise das zeitabhängige Signal an einem ersten Sensor 102 mit S₁(t) bezeichnet und das zeitabhängige Signal an einem zweiten Sensor 102 mit S₂(t) bezeichnet, dann wird die Zeitverzögerung τ₁₂ derart bestimmt, dass das Kreuzkorrelationsprodukt zwischen zwei Zeitgrenzen t_a und t_b maximiert wird. Das Kreuzkorrelationsprodukt wird vorliegend definiert als: $C_{t_{a}, t_{b}} (τ) = \int_{t_{a}}^{t_{b}} S_{1} (t) S_{2} (t - τ) d t$
Die Zeitfolgen von jedem Paar von Sensoren 102 in jedem CCVS 100 werden somit zusammen mit einer Zeitverzögerung von sukzessive zunehmender Länge multipliziert. Diese Folgen sollten synchronisiert sein, so dass eine Chance besteht, dass ein chemisches Konzentrationsmuster in jeder Folge enthalten ist. Der das Integral maximierende Wert von τ, definiert als τ_ij, kann durch Versuche mit unterschiedlichen Werten von τ mittels einer numerischen Integration auf Grundlage von zuletzt zwischen t_a und t_b gemessenen Werten von S₁ und S₂ gefunden werden. Falls während des integrierten Zeitintervalls ein oder mehrere Sensoren 102 keine Verunreinigung erfassen, dann sind die Verzögerungen für die entsprechenden Paare undefiniert, und dieses Zeitintervall wird für diese Sensoren 102 ignoriert. Die Zeitverzögerung zwischen jedem Paar von Sensoren 102, die für dieses Paar von Sensoren 102 das größte Kreuzkorrelationsprodukt ergibt, sollte in einem Speicher gespeichert werden.
Die bekannten Positionsdifferenzen zwischen Paaren von Sensoren 102 in jedem CCVS 100 werden durch die entsprechende optimale Zeitverzögerung für das jeweilige Paar geteilt. Die Mittelwerte dieser Verhältnisse für alle i und j in jeder Vektorkomponente ergeben die mittlere Vektorgeschwindigkeit in dem gewählten Zeitintervall. Falls ein bestimmter Sensor 102 in diesem Zeitintervall kein Signal der Chemikalie oder des Verunreinigungsstoffs aufweist, dann kann das Mittel immer noch von den anderen Sensoren 102 erhalten und eine Geschwindigkeit bestimmt werden. Erfolgt jedoch eine Erfassung lediglich in einem oder zweien der Sensoren, dann ist keine Geschwindigkeitserfassung möglich, und dieses Zeitintervall kann von der weiteren Analyse ausgeschlossen werden.
Kleinere CCSVs 100 produzieren örtlich begrenztere Messwerte der Fluidgeschwindigkeit. Die Sensoren 102 sollten in der Lage sein, Schwankungen mit einer Zeitauflösung zu messen, die der Hälfte des Zeitmaßstabs entspricht, mit dem ein eine typische Geschwindigkeit aufweisender Fluidstoß den kürzesten Trennabstand zwischen zwei Sensoren 102 zurücklegt. Alternativ sollte in Anbetracht der Reaktionszeit eines Sensors auf Änderungen in der Konzentration von Verunreinigungsstoffen der CCSV 100 größer als der oder gleich dem Abstand sein, den das Fluid in einer Zeit zurücklegen kann, die dem Zweifachen der Reaktionszeit des Detektors entspricht, wodurch eine Toleranz ermöglicht wird, die Ausbrüche der Fluidgeschwindigkeit am oberen Ende einer Geschwindigkeitsverteilung berücksichtigt. In beiden Fällen gewährleistet ein Faktor von Zwei optimale Abtastung mit der Nyquist-Frequenz.
Das Steuermodul 104 führt somit die vorstehend beschriebenen Echtzeit-Kreuzkorrelationen durch, wobei es die Signale von jedem Paar von Sensoren 102 zusammen mit einer Zeitverzögerung zwischen jedem Paar multipliziert, die das Kreuzkorrelationsprodukt maximiert. Aus dem Teilen von Zeitverzögerungen in den zwei Sensoren 102 trennenden Raumvektor ergibt sich ein Fluidgeschwindigkeitsmesswert, der über den durch die Sensoren 102 eingenommenen Raum und über das Zeitfenster des Kreuzkorrelationsprodukt gemittelt ist.
In einigen Ausführungsformen kann der CCVS 100 Teil einer dauerhaften bzw. ortsfesten Anlage sein, wobei der CCVS 100 in Bezug auf die Chemikalien- oder Verunreinigungsstoffquelle stationär ist. In anderen Ausführungsformen kann der CCVS 100 in Bezug auf die Chemikalien- oder Verunreinigungsstoffquelle in Bewegung sein, beispielsweise an einer mobilen Plattform, einem Lastwagen oder einer Flugdrohne implementiert. Die Differenz zwischen der durch den CCVS 100 erfassten Geschwindigkeit und der Bodengeschwindigkeit repräsentiert die gemessene Fluidgeschwindigkeit.
Gemäß 2 wird nun eine Anordnung aus mehreren CCVSs 100 verwendet, um die Quelle 202 einer Chemikalie oder eines Verunreinigungsstoffs zu bestimmen. Eine Eigenschaft von turbulenter Strömung sagt vorher, dass das langfristige Mittel der durch die Sensoren 102 in einem gegebenen CCVS 100 gemessenen Fluidgeschwindigkeiten der über einen großen Raummaßstab um den CCVS 100 herum gemittelten Fluidgeschwindigkeit entspricht. Somit weist die langfristig gemittelte Richtung des an einem einzelnen CCVS 100 gemessenen Fluids zurück zu der Quelle der Chemikalie oder des Verunreinigungsstoffs, und zwar innerhalb einer Fehlertoleranz, die mit zunehmender Zeit, über die gemittelt wird, abnimmt. Die CCVSs 100 stellen ihre Messwerte der über die Zeit gemittelten Vektoren der Fluidbewegung einem Analysesystem 204 bereit.
Jeder CCSV 100 weist somit auf die Quelle 202 der Verunreinigung, was bedeutet, dass eine Kombination aus vier CCVSs 100 auf eine einzige eindeutige Position im dreidimensionalen Raum weisen kann. Zwei CCVSs 100 reichen aus, um die dreidimensionale Position der Quelle 202 anzugeben, sofern die Richtung zur Quelle 202 nicht mit dem die beiden CCVSs 100 verbindenden Vektor zusammenfällt. Drei CCVSs 100 reichen aus, um die Quelle 202 zu erfassen, sofern die Position nicht mit der Ebene der drei CCVSs 100 zusammenfällt. Vier nicht koplanare CCVSs 100 reichen grundsätzlich aus, um die Quelle 202 zu erfassen, wobei jede Lage der vier CCVSs 100 geeignet ist, um die Quelle 202 zu erfassen.
2 repräsentiert somit eine konkrete Konfiguration von CCVSs 100, um eine Quelle 202 zu erfassen, die sich innerhalb einer durch die CCVSs 100 begründeten Begrenzung befindet. Die vorliegenden Ausführungsformen sind zudem in der Lage, die Quelle 202 zu lokalisieren, wenn die Quelle 202 außerhalb einer solchen Begrenzung positioniert ist. Falls die Vektoren von sämtlichen CCVSs 100 auf ein großes Raumvolumen oder auf mehrere kleine Volumina anstatt eines einzigen kleinen Volumens zurückweisen, dann kann hieraus geschlossen werden, dass die Quelle 202 einen weiten Bereich abdeckt oder dass mehr als eine Quelle 202 existiert.
Die CCVSs 100 sollten nahe genug an der Quelle 202 positioniert sein, dass vernünftigerweise erwartet werden kann, dass die Sensoren 102 in jedem CCVS 100 das Leck zumindest über einen Teil der Zeit erfassen. Falls der Bereich, in dem sich die Quelle 202 befinden kann, groß ist, sollten in diesem Bereich viele CCVSs 100 platziert werden, wobei sich zumindest einige der CCVSs 100 außerhalb des vermuteten Bereichs befinden sollten, um bei der endgültigen Positionsbestimmung eine hinreichende Richtungsgenauigkeit zu gewährleisten.
Im Allgemeinen ändern sich Windrichtung und -geschwindigkeit stündlich und täglich, so dass die Erfassung von Chemikalien oder Verunreinigungsstoffen durch einen jeweiligen CCVS 100 mit Unterbrechungen erfolgt. Jede Geschwindigkeitsvektorerfassung sollte über eine lange Zeit gespeichert und gemittelt werden (z.B. über Tage oder Wochen), um die mittlere Geschwindigkeit anzugeben, wenn durch diesen CCVS 100 ein Verunreinigungsstoff erfasst wird. Der Vektor in der der langfristig gemittelten Geschwindigkeit entgegengesetzten Richtung weist zu der Quelle 202. Bei mehreren CCVSs 100 und deren jeweiligen langfristig gemittelten Geschwindigkeiten liegt die dreidimensionale Position der Quelle 202 in der Nähe des Schnittpunkts aller dieser Richtungen, gemessen als den langfristig gemittelten CCVS-Geschwindigkeiten entgegengesetzt.
Gemäß 3 ist nun ein Verfahren zum Lokalisieren einer Chemikalien- oder Verunreinigungsstoffquelle 202 gezeigt. In Block 302 wird eine Zeitfolge einer chemischen Konzentration und Fluidgeschwindigkeit an jedem Sensor 102 in jedem CCVS 100 gemessen. In Block 304 wird jedes Paar von Sensoren 102 in jedem CCVS 100 kreuzkorreliert und in Block 306 werden diese Kreuzkorrelationswerte verwendet, um für jeden CCVS 100 eine Zeitverzögerung zu bestimmen, die einen größten Kreuzkorrelationswert produziert.
In Block 308 wird der mittlere Geschwindigkeitsvektor an jedem CCVS 100 für die Chemikalie oder den Verunreinigungsstoff bestimmt. Dieser mittlere Geschwindigkeitsvektor wird aus jedem der Paare von Sensoren 102 innerhalb des CCVSs 100 gezogen. In Block 310 wird dann das Ergebnis aus Block 308 mit früheren mittleren Geschwindigkeitsvektoren gemittelt, so dass für jeden CCVS 100 ein über die Zeit gemittelter Geschwindigkeitsvektor produziert wird. In Block 312 wird jeder über die Zeit gemittelte Geschwindigkeitsvektor umgekehrt und ein Konvergenzpunkt oder eine Konvergenzregion ermittelt, wodurch die Quelle 202 identifiziert wird.
Es ist anzumerken, dass die Blöcke 302 bis 310 wiederholt werden können, bis ein Konvergenzkriterium erfüllt wird. In einigen Ausführungsformen kann das Konvergenzkriterium einen Abstand zwischen Kreuzungspunkten der umgekehrten über die Zeit gemittelten Geschwindigkeitsvektoren beinhalten, welcher kennzeichnet, ob eine eindeutige Quelle 202 identifiziert wurde. In einigen Ausführungsformen kann das Konvergenzkriterium einen Änderungsschwellenwert beinhalten, wobei aufeinanderfolgende mittlere Geschwindigkeitsvektoren eine zunehmend geringere Schwankung des Mittels verursachen - wenn neue mittlere Geschwindigkeitsvektoren das Mittel um einen Betrag ändern, der geringer ist als der Schwellenwert, kann der Konvergenzpunkt bestimmt werden. Es ist zu beachten, dass diese Konvergenzkriterien nicht als einschränkend aufzufassen sind und dass stattdessen jedwedes geeignete Konvergenzkriterium oder Konvergenzkriterien verwendet werden können.
Bei der vorliegenden Erfindung kann es sich um ein System, ein Verfahren und/oder ein Computerprogrammprodukt jedes möglichen technisch detaillierten Integrationsgrads handeln. Das Computerprogrammprodukt kann (ein) durch einen Computer lesbare(s) Speichermedium (oder -medien) beinhalten, auf dem/denen durch einen Computer lesbare Programmanweisungen gespeichert ist/sind, um einen Prozessor dazu zu veranlassen, Aspekte der vorliegenden Erfindung auszuführen.
Bei dem durch einen Computer lesbaren Speichermedium kann es sich um eine physische Einheit handeln, die Anweisungen zur Verwendung durch eine Einheit zur Ausführung von Anweisungen behalten und speichern kann. Bei dem durch einen Computer lesbaren Speichermedium kann es sich zum Beispiel um eine elektronische Speichereinheit, eine magnetische Speichereinheit, eine optische Speichereinheit, eine elektromagnetische Speichereinheit, eine Halbleiterspeichereinheit oder jede geeignete Kombination daraus handeln, ohne auf diese beschränkt zu sein. Zu einer nicht erschöpfenden Liste spezifischerer Beispiele des durch einen Computer lesbaren Speichermediums gehören die Folgenden: eine tragbare Computerdiskette, eine Festplatte, ein Direktzugriffsspeicher (RAM), ein Nur-Lese-Speicher (ROM), ein löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher (EPROM bzw. Flash-Speicher), ein statischer Direktzugriffsspeicher (SRAM), ein tragbarer Kompaktspeicherplatte-Nur-Lese-Speicher (CD-ROM), eine DVD (digital versatile disc), ein Speicher-Stick, eine Diskette, eine mechanisch kodierte Einheit wie zum Beispiel Lochkarten oder gehobene Strukturen in einer Rille, auf denen Anweisungen gespeichert sind, und jede geeignete Kombination daraus. Ein durch einen Computer lesbares Speichermedium soll in der Verwendung hierin nicht als flüchtige Signale an sich aufgefasst werden, wie zum Beispiel Funkwellen oder andere sich frei ausbreitende elektromagnetische Wellen, elektromagnetische Wellen, die sich durch einen Wellenleiter oder ein anderes Übertragungsmedium ausbreiten (z.B. ein Lichtwellenleiterkabel durchlaufende Lichtimpulse) oder durch einen Draht übertragene elektrische Signale.
Hierin beschriebene, durch einen Computer lesbare Programmanweisungen können von einem durch einen Computer lesbaren Speichermedium auf jeweilige Datenverarbeitungs-/Verarbeitungseinheiten oder über ein Netzwerk wie zum Beispiel das Internet, ein lokales Netzwerk, ein Weitverkehrsnetz und/oder ein drahtloses Netzwerk auf einen externen Computer oder eine externe Speichereinheit heruntergeladen werden. Das Netzwerk kann Kupferübertragungskabel, Lichtwellenübertragungsleiter, drahtlose Übertragung, Leitwegrechner, Firewalls, Vermittlungseinheiten, Gateway-Computer und/oder Edge-Server aufweisen. Eine Netzwerkadapterkarte oder Netzwerkschnittstelle in jeder Datenverarbeitungs-/Verarbeitungseinheit empfängt durch einen Computer lesbare Programmanweisungen aus dem Netzwerk und leitet die durch einen Computer lesbaren Programmanweisungen zur Speicherung in einem durch einen Computer lesbaren Speichermedium innerhalb der entsprechenden Datenverarbeitungs-/Verarbeitungseinheit weiter.
Bei durch einen Computer lesbaren Programmanweisungen zum Ausführen von Arbeitsschritten der vorliegenden Erfindung kann es sich um Assembler-Anweisungen, ISA-Anweisungen (Instruction-Set-Architecture), Maschinenanweisungen, maschinenabhängige Anweisungen, Mikrocode, Firmware-Anweisungen, zustandssetzende Daten oder entweder Quellcode oder Objektcode handeln, die in einer beliebigen Kombination aus einer oder mehreren Programmiersprachen geschrieben werden, darunter objektorientierte Programmiersprachen wie SMALLTALK, C++ o.ä. sowie herkömmliche prozedurale Programmiersprachen wie die Programmiersprache „C“ oder ähnliche Programmiersprachen. Die durch einen Computer lesbaren Programmanweisungen können vollständig auf dem Computer des Benutzers, teilweise auf dem Computer des Benutzers, als eigenständiges Software-Paket, teilweise auf dem Computer des Benutzers und teilweise auf einem fernen Computer oder vollständig auf dem fernen Computer oder Server ausgeführt werden. In letzterem Fall kann der entfernt angeordnete Computer mit dem Computer des Benutzers durch eine beliebige Art Netzwerk verbunden sein, darunter ein lokales Netzwerk (LAN) oder ein Weitverkehrsnetz (WAN), oder die Verbindung kann mit einem externen Computer hergestellt werden (zum Beispiel über das Internet unter Verwendung eines Internet-Dienstanbieters). In einigen Ausführungsformen können elektronische Schaltungen, darunter zum Beispiel programmierbare Logikschaltungen, vor Ort programmierbare Gatter-Anordnungen (FPGA, field programmable gate arrays) oder programmierbare Logikanordnungen (PLA, programmable logic arrays) die durch einen Computer lesbaren Programmanweisungen ausführen, indem sie Zustandsinformationen der durch einen Computer lesbaren Programmanweisungen nutzen, um die elektronischen Schaltungen zu personalisieren, um Aspekte der vorliegenden Erfindung durchzuführen.
Aspekte der vorliegenden Erfindung sind hierin unter Bezugnahme auf Ablaufpläne und/oder Blockschaltbilder von Verfahren, Vorrichtungen (Systemen) und Computerprogrammprodukten gemäß Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass jeder Block der Ablaufpläne und/oder der Blockschaltbilder bzw. Schaubilder sowie Kombinationen von Blöcken in den Ablaufplänen und/oder den Blockschaltbildern bzw. Schaubildern mittels durch einen Computer lesbarer Programmanweisungen ausgeführt werden können.
Diese durch einen Computer lesbaren Programmanweisungen können einem Prozessor eines Universalcomputers, eines Spezialcomputers oder einer anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung bereitgestellt werden, um eine Maschine zu erzeugen, so dass die über den Prozessor des Computers bzw. der anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführten Anweisungen ein Mittel zur Umsetzung der in dem Block bzw. den Blöcken der Ablaufpläne und/oder der Blockschaltbilder bzw. Schaubilder festgelegten Funktionen/Schritte erzeugen. Diese durch einen Computer lesbaren Programmanweisungen können auch auf einem durch einen Computer lesbaren Speichermedium gespeichert sein, das einen Computer, eine programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung und/oder andere Einheiten so steuern kann, dass sie auf eine bestimmte Art funktionieren, so dass das durch einen Computer lesbare Speichermedium, auf dem Anweisungen gespeichert sind, ein Herstellungsprodukt aufweist, darunter Anweisungen, welche Aspekte der/des in dem Block bzw. den Blöcken des Ablaufplans und/oder der Blockschaltbilder bzw. Schaubilder angegebenen Funktion/Schritts umsetzen.
Die durch einen Computer lesbaren Programmanweisungen können auch auf einen Computer, eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung oder eine andere Einheit geladen werden, um das Ausführen einer Reihe von Prozessschritten auf dem Computer bzw. der anderen programmierbaren Vorrichtung oder anderen Einheit zu verursachen, um einen auf einem Computer ausgeführten Prozess zu erzeugen, so dass die auf dem Computer, einer anderen programmierbaren Vorrichtung oder einer anderen Einheit ausgeführten Anweisungen die in dem Block bzw. den Blöcken der Ablaufpläne und/oder der Blockschaltbilder bzw. Schaubilder festgelegten Funktionen/Schritte umsetzen.
Die Ablaufpläne und die Blockschaltbilder bzw. Schaubilder in den Figuren veranschaulichen die Architektur, die Funktionalität und den Betrieb möglicher Ausführungen von Systemen, Verfahren und Computerprogrammprodukten gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. In diesem Zusammenhang kann jeder Block in den Ablaufplänen oder Blockschaltbildern bzw. Schaubildern ein Modul, ein Segment oder einen Teil von Anweisungen darstellen, die eine oder mehrere ausführbare Anweisungen zur Ausführung der bestimmten logischen Funktion(en) aufweisen. In einigen alternativen Ausführungen können die in den Blöcken angegebenen Funktionen in einer anderen Reihenfolge als in den Figuren gezeigt stattfinden. Zwei nacheinander gezeigte Blöcke können zum Beispiel in Wirklichkeit im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden, oder die Blöcke können manchmal je nach entsprechender Funktionalität in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden. Es ist ferner anzumerken, dass jeder Block der Blockschaltbilder bzw. Schaubilder und/oder der Ablaufpläne sowie Kombinationen aus Blöcken in den Blockschaltbildern bzw. Schaubildern und/oder den Ablaufplänen durch spezielle auf Hardware beruhende Systeme umgesetzt werden können, welche die festgelegten Funktionen oder Schritte durchführen, oder Kombinationen aus Spezial-Hardware und Computeranweisungen ausführen.
Bezugnahmen in der Spezifikation auf „(genau) eine Ausführungsform“ oder „(irgend)eine Ausführungsform“ der vorliegenden Erfindung ebenso wie weitere Variationen davon bedeuten, dass ein bestimmtes Merkmal, eine Struktur, Eigenschaft und so weiter, das bzw. die in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben wird, in mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Grundgedanken enthalten ist. Die an verschiedener Stelle der Spezifikation zu lesende Formulierung „in (genau) einer Ausführungsform“ oder „in (irgend)einer Ausführungsform“ sowie jegliche weiteren Variationen davon beziehen sich somit nicht unbedingt alle auf dieselbe Ausführungsform.
Es versteht sich, dass die Verwendung von „/“, „und/oder“ und „mindestens eine/r/s von“, beispielsweise in den Fällen „A/B“, „A und/oder B“ und „mindestens eines von A und B“, die Auswahl nur der ersten aufgeführten Option (A), die Auswahl nur der zweiten aufgeführten Option (B) oder die Auswahl beider Optionen (A und B) umfassen soll. Als weiteres Beispiel soll in den Fällen „A, B, und/oder C“ und „mindestens eines von A, B und C“ diese Formulierung die Auswahl nur der ersten aufgeführten Option (A) oder die Auswahl nur der zweiten aufgeführten Option (B) oder die Auswahl nur der dritten aufgeführten Option (C) oder die Auswahl nur der ersten und der zweiten aufgeführten Option (A und B) oder nur die Auswahl der ersten und der dritten aufgeführten Option (A und C) oder die Auswahl nur der zweiten und der dritten aufgeführten Option (B und C) oder die Auswahl aller drei Optionen (A und B und C) umfassen. Wie ein Fachmann erkennt, kann dies auf beliebig viele aufgeführte Elemente erweitert werden.
Gemäß 4 werden nun weitere Einzelheiten zu den Sensoren 102 angegeben. Jeder Sensor 102 beinhaltet einen Hardware-Prozessor 402 und einen Speicher 404. Eine Datenübermittlungsschnittstelle 406 gewährleistet Datenübermittlung an das Steuermodul 104 und wahlweise an die anderen Sensoren 102 über drahtgebundene und/oder drahtlose Verbindungen mittels jedes geeigneten Datenübermittlungsprotokolls.
Der Sensor 102 beinhaltet einen Chemosensor 408. Der Chemosensor 408 führt Messungen einer Konzentration einer/s oder mehrerer Chemikalien oder Verunreinigungsstoffe durch. Die Datenübermittlungsschnittstelle 406 kann Sensormesswerte an das Sensorsteuermodul 104 in Echtzeit übertragen oder kann alternativ Messwerte übertragen, die zu einem früheren Zeitpunkt durch den Sensor 408 genommen und im Speicher 404 gespeichert wurden. Die Messungen können durch jeden geeigneten Mechanismus angestellt werden, darunter, ohne jedoch hierauf eingeschränkt zu sein, ein Spektroskop, einen Chromatograph, eine galvanische Zelle, einen pH-Sensor usw.
Gemäß 5 werden nun weitere Einzelheiten zum Sensorsteuermodul 104 angegeben. Das Sensorsteuermodul 104 beinhaltet einen Hardware-Prozessor 502, einen Speicher 504 und eine Datenübermittlungsschnittstelle 506. Die Datenübermittlungsschnittstelle 506 gewährleistet Datenübermittlung zwischen dem Sensorsteuermodul 104 und den Sensoren 102, wobei Messwerte von den Sensoren 102 zur Speicherung im Speicher 504 gesammelt werden. Die Datenübermittlungsschnittstelle 506 gewährleistet ferner Datenübermittlung zwischen Sensorsteuermodulen 104 in jeweiligen CCVSs 100 sowie Datenübermittlung an ein zentrales Analysesystem 204. Das Sensorsteuermodul 104 beinhaltet ein oder mehrere funktionelle Module, die in einigen Ausführungsformen als Software implementiert sein können, die im Speicher 504 gespeichert ist und durch den Prozessor 502 ausgeführt wird. In alternativen Ausführungsformen können die funktionellen Module als eine oder mehrere diskrete Hardware-Komponenten in Form von z.B. anwendungsspezifischen integrierten Chips oder vor Ort programmierbaren Gatter-Anordnungen implementiert sein.
Ein Kreuzkorrelationsmodul 508 nimmt eine Kreuzkorrelation der in der Zeitfolge erhaltenen Messwerte jedes Paars von Sensoren 102 in dem CCVS 100 vor, um eine Zeitverzögerung zu identifizieren, die den Kreuzkorrelationswert maximiert. Ein Geschwindigkeitsvektormodul 510 erzeugt dann einen mittleren Geschwindigkeitsvektor wie vorstehend beschrieben auf Grundlage der Sensormesswerte. Das Geschwindigkeitsvektormodul 510 kann ferner den neuen mittleren Geschwindigkeitsvektor mit zuvor gemessenen und im Speicher 504 gespeicherten mittleren Geschwindigkeitsvektoren mitteln.
Gemäß 6 werden nun weitere Einzelheiten zum Analysesystem 204 angegeben. Das Analysesystem 204 beinhaltet einen Hardware-Prozessor 602 und einen Speicher 604 sowie eine Datenübermittlungsschnittstelle 606, die so konfiguriert ist, dass sie mit den Sensorsteuermodulen 104 der jeweiligen CCVSs 100 Daten austauscht. Die Datenübermittlungsschnittstelle 606 kann mit den Sensorsteuermodulen 104 über jede geeignete drahtgebundene oder drahtlose Verbindung mittels jedes geeigneten Protokolls Daten austauschen. Das Analysesystem 204 beinhaltet ferner ein oder mehrere funktionelle Module, die in einigen Ausführungsformen als Software implementiert sein können, die im Speicher 604 gespeichert ist und durch den Prozessor 602 ausgeführt wird. In alternativen Ausführungsformen können die funktionellen Module als eine oder mehrere diskrete Hardware-Komponenten in Form von z.B. anwendungsspezifischen integrierten Chips oder vor Ort programmierbaren Gatter-Anordnungen implementiert sein.
Insbesondere beinhaltet das Analysesystem 204 ein Quellenlokalisierungsmodul 608, das Informationen zu mittleren Geschwindigkeitsvektoren aus den jeweiligen Sensorsteuermodulen 104 nimmt und die verschiedenen mittleren Geschwindigkeitsvektoren umkehrt, um einen Konvergenzpunkt zu finden. Das Quellenlokalisierungsmodul 608 behält daher im Speicher 604 den physischen Standort jedes CCVSs 100, um physische Koordinaten und einen Unsicherheitsgrad für die Quelle anzugeben.
Bei dem Analysesystem 204 kann es sich um eine separate Komponente in dem System handeln, die unabhängig mit jedem der CCVSs 100 kommuniziert, wie in 2 gezeigt. In anderen Ausführungsformen wiederum kann das Analysesystem 204 mit einem oder mehreren der CCVSs 100 integriert sein.
Gemäß 7 wird nun ein beispielhaftes Verarbeitungssystem 700 gezeigt, welches das Analysesystem 204 repräsentieren kann. Das Verarbeitungssystem 700 beinhaltet mindestens einen Prozessor (CPU) 704, der über einen Systembus 702 funktionsmäßig mit anderen Komponenten verbunden sein kann. Ein Cache 706, ein Nur-Lese-Speicher (ROM) 708, ein Direktzugriffsspeicher (RAM) 710, ein Eingabe/Ausgabe- (E/A-) Adapter 720, ein Audioadapter 730, ein Netzwerkadapter 740, ein Nutzerschnittstellenadapter 750 und ein Anzeigenadapter 760 sind funktionsmäßig mit dem Systembus 702 verbunden.
Eine erste Speichereinheit 722 und eine zweite Speichereinheit 724 sind durch den E/A-Adapter 720 funktionsmäßig mit dem Systembus 702 verbunden. Bei den Speichereinheiten 722 und 724 kann es sich um eine Plattenspeichereinheit (z.B. eine magnetische oder optische Plattenspeichereinheit), eine magnetische Solid-State-Einheit usw. handeln. Bei den Speichereinheiten 722 und 724 kann es sich um die gleiche Art von Speichereinheit oder um unterschiedliche Arten von Speichereinheiten handeln.
Über den Audioadapter 730 ist ein Lautsprecher 732 funktionsmäßig mit dem Systembus 702 verbunden. Über den Netzwerkadapter 740 ist ein Sendeempfänger funktionsmäßig mit dem Systembus 702 verbunden. Über den Anzeigenadapter 760 ist eine Anzeigeeinheit 762 betriebsmäßig mit dem Systembus 702 verbunden.
Über den Nutzerschnittstellenadapter 750 sind eine erste Nutzereingabeeinheit 752, eine zweite Nutzereingabeeinheit 754 und eine dritte Nutzereingabeeinheit 756 funktionsmäßig mit dem Systembus 702 verbunden. Bei den Nutzereingabeeinheiten 752, 754 und 756 kann es sich um eine Tastatur, eine Maus, ein Tastenfeld, eine Bildaufnahmeeinheit, eine Bewegungserfassungseinheit, ein Mikrofon, eine die Funktionalität von mindestens zweien der vorstehenden Einheiten beinhaltende Einheit usw. handeln. Im Umfang der vorliegenden Grundgedanken können natürlich auch andere Arten von Eingabeeinheiten verwendet werden. Bei den Nutzereingabeeinheiten 752, 754 und 756 kann es sich um die gleiche Art von Nutzereingabeeinheit oder um unterschiedliche Arten von Nutzereingabeeinheiten handeln. Die Nutzereingabeeinheiten 752, 754 und 756 werden verwendet, um Informationen in das System 700 einzugeben und aus diesem auszugeben.
Natürlich kann das Verarbeitungssystem 700 zudem weitere für einen Fachmann naheliegende Elemente (nicht gezeigt) beinhalten, und ebenso können bestimmte Elemente wegfallen. Beispielsweise können abhängig von der jeweiligen Implementierung des Verarbeitungssystems 700 verschiedene andere Eingabeeinheiten und/oder Ausgabeeinheiten in diesem enthalten sein, wie ein Fachmann versteht. Beispielsweise können verschiedene Arten drahtloser und/oder drahtgebundener Eingabe- und/oder Ausgabeeinheiten verwendet werden. Darüber hinaus versteht es sich für einen Fachmann, dass in verschiedenen Konfigurationen zusätzliche Prozessoren, Steuereinrichtungen, Speicher usw. genutzt werden können. Diese und weitere Variationen des Verarbeitungssystems 700 sind für einen Fachmann vor dem Hintergrund der hierin bereitgestellten Lehre der vorliegenden Grundgedanken ohne Weiteres denkbar.
Nachdem bevorzugte Ausführungsformen eines Systems und Verfahrens (welche als veranschaulichend und nicht einschränkend aufzufassen sind) beschrieben wurden, wird angemerkt, dass ein Fachmann angesichts der vorstehenden Lehre Modifikationen und Variationen vornehmen kann. Es ist daher zu beachten, dass an den konkret offenbarten Ausführungsformen Änderungen vorgenommen werden können, die im Umfang der Erfindung wie durch die beiliegenden Ansprüche umrissen enthalten sind. Nach den patentrechtlichen Anforderungen entsprechend ausführlicher und konkreter Beschreibung von Aspekten der Erfindung ist somit der beanspruchte Gegenstand, für den Patentschutz angestrebt wird, in den beiliegenden Ansprüchen dargelegt.

Claims

Auf einem Computer implementiertes Verfahren zum Lokalisieren einer Chemikalienquelle, das Folgendes aufweist: Messen einer chemischen Konzentration mit Sensoren an einer Mehrzahl verschiedener Positionen, Kreuzkorrelieren von Messwerten von Positionspaaren mittels eines Prozessors, um für eine Gruppe von Positionen einen mittleren Geschwindigkeitsvektor zu bestimmen, und Bestimmen einer Konvergenzregion auf Grundlage einer Mehrzahl mittlerer Geschwindigkeitsvektoren, um einen Standort einer Chemikalienquelle zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen der Konvergenzregion ein Umkehren einer Richtung jedes der mittleren Geschwindigkeitsvektoren aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Kreuzkorrelieren von Messwerten ein Integrieren über ein Produkt aus Konzentrationswerten aufweist, die an einem Positionspaar zu durch eine Zeitverzögerung getrennten Zeitpunkten gemessen wurden, um ein Kreuzkorrelationsprodukt C zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Kreuzkorrelieren von Messwerten ferner ein Bestimmen einer Zeitverzögerung aufweist, die ein maximales Kreuzkorrelationsprodukt produziert.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Kreuzkorrelationsprodukt bestimmt wird als: $C_{t_{a}, t_{b}} (τ) = \int_{t_{a}}^{t_{b}} S_{1} (t) S_{2} (t - τ) d t$
wobei t_a und t_b Zeitgrenzen sind, S₁(t) und S₂(t) Messwerte von einem ersten Sensor und einem zweiten Sensor zu einem Zeitpunkt t sind und τ eine Zeitverzögerung ist.
Verfahren nach Anspruch 4, das ferner ein Bestimmen des mittleren Geschwindigkeitsvektors auf Grundlage einer normalisierten Summe aus Abständen zwischen jedem Positionspaar geteilt durch eine jeweils für jedes Positionspaar bestimmte Zeitverzögerung aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei jede Gruppe von Positionen mindestens vier Sensoren für chemische Konzentrationen an jeweiligen Positionen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Kreuzkorrelieren von Messwerten von Positionspaaren ein Bestimmen jeweiliger mittlerer Geschwindigkeitsvektoren für eine Mehrzahl von Gruppen von Positionen aufweist.
Kombiniertes Chemo- und Geschwindigkeitssensor-, CCVS-, System, das Folgendes aufweist: eine Mehrzahl von Sensoren für chemische Konzentrationen, die so konfiguriert sind, dass sie eine Konzentration einer vorab bestimmten Chemikalie messen, und ein Sensorsteuermodul, das einen Prozessor aufweist, der so konfiguriert ist, dass er Messwerte von Paaren von Sensoren für chemische Konzentrationen kreuzkorreliert und einen mittleren Geschwindigkeitsvektor bestimmt.
System nach Anspruch 9, wobei das Sensorsteuermodul ferner so konfiguriert ist, dass es über ein Produkt aus Konzentrationswerten integriert, die an einem Positionspaar zu durch eine Zeitverzögerung getrennten Zeitpunkten gemessen wurden, um ein Kreuzkorrelationsprodukt C zu erzeugen.
System nach Anspruch 10, wobei das Sensorsteuermodul ferner so konfiguriert ist, dass es eine Zeitverzögerung bestimmt, die ein maximales Kreuzkorrelationsprodukt erzeugt.
System nach Anspruch 11, wobei das Kreuzkorrelationsprodukt bestimmt wird als: $C_{t_{a}, t_{b}} (τ) = \int_{t_{a}}^{t_{b}} S_{1} (t) S_{2} (t - τ) d t$
wobei t_a und t_b Zeitgrenzen sind, S₁(t) und S₂(t) Messwerte von einem ersten Sensor und einem zweiten Sensor zu einem Zeitpunkt t sind und τ eine Zeitverzögerung ist.
System nach Anspruch 11, wobei das Sensorsteuermodul ferner so konfiguriert ist, dass es den mittleren Geschwindigkeitsvektor auf Grundlage einer normalisierten Summe aus Abständen zwischen jedem Positionspaar geteilt durch eine jeweils für jedes Positionspaar bestimmte Zeitverzögerung bestimmt.
System nach Anspruch 9, wobei die Mehrzahl von Sensoren für chemische Konzentrationen mindestens vier Sensoren für chemische Konzentrationen aufweist.
System nach Anspruch 14, wobei die vier Sensoren für chemische Konzentrationen nicht koplanar sind.
Lokalisierungssystem für Chemikalienquellen, das Folgendes aufweist: eine Mehrzahl von Chemo- und Geschwindigkeitssensor-, CCVS-, Systemen, wobei es sich jeweils um ein CCVS-System nach Anspruch 9 handelt, und ein Analysemodul, das einen Prozessor aufweist, der so konfiguriert ist, dass er auf Grundlage der Mehrzahl von mittleren Geschwindigkeitsvektoren eine Konvergenzregion bestimmt, um einen Standort einer Chemikalienquelle zu bestimmen.
System nach Anspruch 16, wobei das Analysemodul ferner so konfiguriert ist, dass es die Richtung jedes mittleren Geschwindigkeitsvektors umkehrt, um die Konvergenzregion zu bestimmen.
System nach Anspruch 16, wobei jedes CCVS-System mindestens vier Sensoren für chemische Konzentrationen aufweist.
System nach Anspruch 18, wobei die vier Sensoren für chemische Konzentrationen jedes CCVS-Systems nicht koplanar sind.
System nach Anspruch 16, welches mindestens vier nicht koplanare CCVS-Systeme aufweist.