聂伟荣[1]2001年在《多传感器探测与控制网络技术——地面运动目标震动信号探测与识别》文中研究表明本文重点研究了无人值守地面传感器系统的地震动探测子系统，主要内容分为叁大部分，即获取地震动信息的传感器及其信号调理电路部分、地震动信号的外场采集和信号处理部分、对地震动信号特征提取进而完成目标识别部分。 文中首先对地面运动目标引起的地震波的产生和传播机理进行了深入研究，研究表明应用瑞雷波进行远距离地震目标探测是可行的。在此基础上设计了运动目标引起的地震波的信号采集系统，选用灵敏度高、抗高过载的磁电式速度传感器，对传感器信号调理电路进行微功耗设计并调试，制作的微功耗地震动探测系统能够不间断正常工作7天以上。对系统进行了静态试验和动态试验，获得大量的真实有效的数据，系统可以耐10000g的冲击过载。 文中对获取的信号进行了分析处理，对信号采用多种方法进行特征提取，包括时域过零数、频谱、功率谱、时—频分布等特征，然后在这些特征信息基础上，应用多传感器数据融合方法在特征级进行融合处理，使用统计模式识别和神经网络模式识别相结合的方法进行目标识别。系统能够对30m以内的人员、300m以内的车辆进行预警，并能根据地震动信号区分出入员和车辆，对车辆还可以进一步区分出是轮式车还是履带式车。 为了系统适应不同地域环境，文中最后对目标运动引起的地震动信号进行了理论建模和仿真，建立的数学模型可以对不同目标对地面的激励函数、不同地形地质条件的地震波进行模拟仿真，这为获取不同地域环境的目标运动引起的地震动信号提供了一种有效的方法。
王永龙[2]2008年在《基于无线传感器网络的目标探测技术研究》文中进行了进一步梳理战场传感探测系统是一种综合利用震动、声、磁、红外等传感器阵列和情报处理设备等多种先进的探测手段,对战场情况作实时监测的系统。另外,无线传感器网络是集成了传感器、中心控制模块和无线通信网络而形成的一种全新的信息获取和处理技术,本文对基于无线传感器网络的目标探测技术进行了研究。本论文概述了课题的国内外研究现状与发展趋势,提出了课题的系统总体设计方案,对四种目标信号:声信号、震动信号、磁信号、红外信号的特性从产生机理、曲线特性方面进行了详细的分析,进而在微弱信号检测的理论基础上针对目标信号的不同特性设计了不同的目标探测电路,并使用该电路对典型目标(人员和车辆)不同状态的四种阵列信号进行了测试。通过对目标信号的分析,详细论述了目标信号的探测方法,从目标的存在探测、运动状态探测、速度探测、目标分类及目标的定距定向五个方面进行了研究,针对磁信号和红外信号提出了阈值探测法和能量提取法,而对声信号和震动信号提出了信号频率提取法。这些探测方法主要是侧重于工程化的应用,在系统上容易实现。最后应系统的微体积要求,完成了传感器阵列微系统集成。文章中通过实验说明信号特性分析的正确性,在目标探测微系统电路设计等方面都给予了大量的实验,实验测试结果表明探测电路的实用性、可靠性及探测方法的优越性。
孙洁娣[3]2008年在《基于多地震动传感器的管道安全监测预警关键技术的研究》文中研究指明随着我国国民经济持续高速发展,对能源特别是石油资源的需求越来越迫切。管道运输作为运送石油的重要手段在国民经济中的战略地位愈显重要。由于管道输送介质的危险性和污染性,一旦发生事故将造成巨大的生命财产损失及环境污染。近年来我国的输油管网严重受到的破坏95%以上是由于人为侵入造成的,常规的泄漏检测技术及已有的检测装置主要通过管道输送压力、流量以及温度等参数的变化来判断泄漏是否发生,监测灵敏度不高且均是事后报警,能够在管道安全受到威胁或者正被破坏而尚未造成损失时就及时发现入侵行为是急待解决的问题,因此研究能够对管道安全进行监测预警的技术非常必要。本文研究了基于地震动信号的管道安全监测预警中的一些关键技术。通过实验采集目标在管道周围活动时产生的地震动信号,对信号进行预处理、特征提取和模式识别,从而确定引起震动的目标性质,并判断目标是否对管道构成入侵威胁,对于非法入侵目标能够进行定位。本文主要进行了以下几方面的研究工作:1、首先研究了利用地震波进行地面目标活动监测的机理,分析了地层中多种类型的地震波以及它们的传播机理,确定了利用瑞利波进行地面目标活动探测的方法,并设计了实验装置采集了多种目标的信号。2、地震动信号是典型非平稳信号,本文在研究非平稳信号特性及分析方法的基础上,提出了采用基于小波包能量谱的信号特征提取方法、基于经验模态分解的信号特征提取方法以及基于高阶统计量的信号特征提取方法用于地震动目标信号分析中,提取目标特征。3、分析了管道安全监测预警中采用多传感器进行目标信号采集及监测的方法。在研究多传感器数据融合方法的基础上,采用了基于证据理论的融合方法进行目标识别结果的融合处理,识别准确率较单一传感器结果有明显提高。4、研究了目标定位的原理以及基于信号到达时间差(TDOA)的定位方法。在TDOA方法的基础上,针对地震动信号非平稳的特征提出了一种新的定位方法:基于希尔伯特黄变换的特征频率及到达时间差的目标定位方法,实验表明方法是有效的。
陶小亮[4]2007年在《基于地震动的目标识别和人员定位算法的研究与实现》文中研究说明地面运动目标探测系统主要功能是基于无人值守地面传感器技术，通过地震动传感器探测目标运动产生的地震动信号，通过信号处理完成目标信号的特征提取，进而对目标进行识别、定位和跟踪并根据需要进行显示与报警，无论在军用还是民用方面都有很大的应用价值。本文首先分析了地震波的特性，并确定瑞雷波为主要研究对象。介绍了地震动传感器的工作原理。对采集到的信号先进行小波降噪，再对提纯的信号在时域、频域以及时频域进行分析，并用Matlab仿真，提取目标信号的特征。在时域进行过零数分析，以较高的识别率区分人员和车辆。再结合功率谱估计等信号处理方法进一步区分单人和多人目标。目标识别出来之后要进行目标定位。本文用时延估计的思想，采用高阶谱中的双谱分析法估计时延，由多个传感器阵列对目标进行定位。在此基础上编写目标定位和跟踪软件算法以及用LabVIEW设计用户界面实时显示目标的位置并进行模拟跟踪。基于系统数据量大、逻辑控制复杂以及CPLD器件具有高密度、低功耗、使用方便、易于修改等特点，本系统采用基于CPLD的信号采集板对地震动信号进行实时采集与预处理。完成数据的拼装、A／D转换的控制、与无线收发芯片nRF24E1的UART串行通信。根据实际应用的需要采用无线传输，本论文使用无线收发芯片nRF24E1将CPLD采集到的数据通过232串口传送给上位机进行数据处理。
王卫卫[5]2012年在《地震动与磁复合探测技术研究》文中研究说明本课题应用于一种具有实时战场信息获取、目标识别、网络通讯和对目标实施多种模式攻击的微型化武器系统,在要塞防御、驻地值勤以及反恐作战等方面将发挥重要作用。地震动与磁复合探测技术研究,结合地震动信号探测和磁信号探测各自的优势,实现更准确的目标探测。系统采用地震动传感器预警,当地震动传感器检测到监视区域有目标出现后,启动磁信号探测电路,实现地震动和磁同时探测,然后通过多传感器数据融合,识别目标类型和运动状态。完成了探测电路的软硬件设计。硬件设计主要包括地震动信号探测电路模块、磁信号探测电路模块、无线通信电路模块；软件设计主要包括微处理器与各芯片间的接口驱动程序设计、地震动信号和磁信号数据采集程序设计、无线通信收发程序设计。为了方便信号特征提取,给出了数据预处理算法和磁信号归一化处理算法。设计了几种信号特征提取算法和本文地面目标的识别方案。通过试验验证了系统各模块的功能,实验表明地震动信号探测电路和磁信号探测电路都能进行有效数据采集,无线通信模块能在200m范围内进行数据通信,当通信传输数据量小于100Byte时传输延迟较小
董伟超[6]2009年在《移动目标探测用WSN节点设计与实现》文中提出近年来,对无线传感器网络的研究日益深入,其技术在众多应用领域得到了快速的发展。文章详细分析了无线传感器网络系统的特点、应用优势以及发展现状,阐述了基于无线传感器网络的地面无人值守分布式节点目标探测的意义和主要应用,对比了各种探测技术的优劣,并在综合磁场传感器特点和广阔应用前景的基础上,提出分布式节点总体方案设计,设计并实现了基于MSP430单片机的微型地面目标无线传感器网络探测节点,根据课题研究的实际需要提出了大量相同普通节点外加一个基站节点的系统模型。该模型具有一般传感器网络的特性,易于扩展,并对节点的微型化、低功耗和抗干扰技术进行了研究。普通节点采用传感器模块实现对环境地磁和电磁信息的采集,基站节点在经过电平转换后通过RS232串行总线实现同计算机的通信。无线通信模块采用工作在ISM频段(433MHz)的CC1100无线收发集成芯片,用于两种节点间的通讯。本文重点研究了分布式无线传感器网络探测节点,介绍了节点硬件的设计原则和实现方案。节点探测单元设计从交流变化的电磁场和静电场两方面着手探测目标出现引起的干扰,主要包括地磁探测单元,电磁探测单元和用做静电荷探测的电荷放大器的设计等叁部分。最后对节点室内试验和室外测试,通过实践测试验证了方案的可行性并给出了试验结果和相应的分析。探测节点体积小、重量轻,可以在6米之内探测到目标信号。通过试验结果表明,节点达到了预期的技术要求,可以起到预警作用,可用于多种场合下的目标探测。
梁喆[7]2014年在《公共安全领域中地下震动信号探测和识别的关键技术研究》文中研究表明针对公共安全领域中地下监测的盲区，对地下震动信号探测和识别关键技术开展研究。首先研究和开发了高精度震动信号采集系统，并相应提出一种自适应增益算法，使仪器的动态范围达到130dB以上。针对干扰背景下震动信号提取，提出基于经验模态分解(empirical mode decomposition，EMD)和互信息熵的自适应提取算法，该方法可以有效地去除噪声信号，信噪比均提升了10dB以上，为监测地下微弱信号及其变化提供重要手段；其次，采用时域、频域和时-频域特征分析方法，构建出均值、峭度、偏度、AR功率谱、双谱等特征向量，为模型识别提供了关键性参数；然后，建立了基于统计学习理论的贝叶斯网络和最小二乘支持向量机的识别、分类模型，最后论文对识别信号的有效性进行研究，提出震动信号识别的模糊综合评判方法。
孙健[8]2009年在《用于重要油气设施安全监控的多地震动传感器系统的研究》文中进行了进一步梳理随着我国国民经济持续高速发展,对能源特别是石油资源的需求越来越迫切。油井油罐以及输油管道等重要的油气设施在国民经济中的战略地位愈显重要。由于油气开采与运输存在危险性和污染性,一旦发生事故将造成巨大的生命财产损失及环境污染。近年来我国的油气设施严重受到的破坏95%以上是由于人为侵入造成的,常规的泄漏检测技术及已有的检测装置一般只能在事后发现盗油漏油或进行报警。能够在油气设施安全受到威胁或者正被破坏而尚未造成损失时就及时发现入侵行为是亟待解决的问题,因此研究能够对油气设施安全情况进行监控预警的技术非常必要。本文研究了一种基于地震动信号的油气设施安全监测系统。该系统采集监控目标周围产生的地震动信号,通过对信号进行采集,阈值判断,数据传输以达到监控预警的目的,再通过报警传感器的序号和个数以及采集到信号的特征来对可能发生的入侵进行定位和类别判断。1、本文首先研究了利用地震波进行地面目标活动监测的原理,分析了地层中多种类型的地震波以及它们的传播机理,利用瑞利波进行地面目标活动探测的原理以及地震检波器的工作原理。2、详细的论述了基于地震动波的安全监控系统的软硬件设计,包括采集模块,存储模块,传输模块,阈值判定子程序,FAT32文件存储子程序,DES加密子程序等。3、设计了与监控系统相对应的基于Labview的监控中心上位机程序。4、分析设计了利用油气设施安全监控系统,针对油井或输油管道等不同目标的安全监控实验方法。并针对所采集到的实验数据,阐述了对信号识别定位的方法和原理。
张涛[9]2003年在《一种小型的智能地面警卫系统的研究》文中指出本文介绍了一种新型的智能地面警卫系统(SIGGS)，从理论和原理上对小型智能地面警卫系统作了系统性的研究。首先简要地阐明了系统的总体结构组成、工作原理和运作过程；然后对系统涉及到的某些关键技术部分作了理论上的探讨。 对于地面传感器子系统，根据国内外无人值守地面传感器的发展情况，提出了地面传感器的选取原则和要求，并优先选用地震动传感器；对于信号传输子系统，提出了采用扩展频谱通信方法来实现传感器与控制中心的通信；对于发射子系统，分析了发射装置的功能和特性要求，并提出了总体结构的设计思路和要求；对于控制子系统，首先列举并比较了多种信号处理的方法为提取特征以识别目标作好了准备工作，而后提出了采用传感器单元阵列网络布设的方法来实现目标的精确定位，并分析建立了打击目标的自动瞄准模型，还对执行机构的控制进行了分析；最后对这种新型地面警卫系统的若干部分作了计算机仿真。 该系统作为地雷武器的替代品，很有实用意义。
杨兴国[10]2007年在《边防哨所重要路口无人值守自动监控系统的研究》文中进行了进一步梳理本文主要针对叁种典型战场地面运动目标(人员、轮式车、履带式车)，设计了基于DSP的小型便携式地面运动目标探测识别系统，主要内容分为叁部分：目标地震动信号特征提取及目标识别算法的DSP实现，目标识别系统的硬件电路设计和系统软件设计。硬件主要由叁部分组成：信号调理电路对检测到的微弱地震动信号进行放大：基于DSP的信号分析与目标识别电路将放大后的模拟信号进行A／D转换，进一步将得出的数字信号分析、处理，实现目标识别。并对系统的小型化、低功耗、抗干扰技术进行了研究。软件上采用小波包分析对典型地面运动目标(人员、轮式车、履带式车)的地震动信号进行特征提取，采用BP神经网络分类识别算法进行目标识别。结合定点DSP算法的实现原理，完成了基于小波包分析的特征提取算法和BP神经网络分类识别算法的定点DSP编程。利用DMA结合McBSP来实现采集数据，保证了系统的实时性要求。最后，该系统体积小、重量轻，可以在100米之内接收到识别信号。结果表明，系统达到了预期的技术要求，并且应用广泛，适用于多种场合下的目标识别，可以起到预警作用。
参考文献：
[1]. 多传感器探测与控制网络技术——地面运动目标震动信号探测与识别[D]. 聂伟荣. 南京理工大学. 2001
[2]. 基于无线传感器网络的目标探测技术研究[D]. 王永龙. 中北大学. 2008
[3]. 基于多地震动传感器的管道安全监测预警关键技术的研究[D]. 孙洁娣. 天津大学. 2008
[4]. 基于地震动的目标识别和人员定位算法的研究与实现[D]. 陶小亮. 南京理工大学. 2007
[5]. 地震动与磁复合探测技术研究[D]. 王卫卫. 南京理工大学. 2012
[6]. 移动目标探测用WSN节点设计与实现[D]. 董伟超. 中北大学. 2009
[7]. 公共安全领域中地下震动信号探测和识别的关键技术研究[D]. 梁喆. 中国矿业大学（北京）. 2014
[8]. 用于重要油气设施安全监控的多地震动传感器系统的研究[D]. 孙健. 天津大学. 2009
[9]. 一种小型的智能地面警卫系统的研究[D]. 张涛. 南京理工大学. 2003
[10]. 边防哨所重要路口无人值守自动监控系统的研究[D]. 杨兴国. 成都理工大学. 2007