基于漏缆的周界入侵探测方法及其应用研究

发布时间：2020-10-30 05:01

　　 基于漏缆的周界入侵探测系统具有安全隐蔽、可随形敷设、全方位警戒、全天候工作等优势,近年来安防领域对其需求越来越迫切。随着科学技术、软硬件资源的不断更新,迫切需要运用新方法、新技术来解决基于漏缆的周界入侵探测系统相关新型传感器设计、微扰信号检测、探测系统设计和高精度定位算法等方面的关键技术。论文结合“基于漏泄同轴电缆的周界入侵探测系统关键技术研究”等项目,深入系统地研究了基于漏缆的周界入侵探测方法以及系统设计与实现,主要研究工作和创新成果如下:1.提出了基于漏缆的传感器设计方法及多模式定位技术,解决了漏缆传感器设计、探测信号优选等方面的问题。基于漏缆基础理论,构建漏缆参数模型,设计了VHF频段的新型漏缆传感器,仿真与实测结果表明提出的传感器设计方法实现了142MHz单模辐射带宽、传输衰减低至0.75dB/100m、耦合损耗小,传输性能和辐射特性满足探测系统要求;利用CST MICROWAVE STUDIO~?建立入侵探测模型,深入系统地研究了入侵扰动机理并实现探测信号优选;通过调整漏缆传感器负载和辐射角,提出了基于漏缆传感器的多模式定位技术,改善了现有定位方式单一、探测区域受限的不足。2.提出了一种精度高、环境适应性强的探测定位算法,适应了非稳定杂波背景、多径反射的应用环境,解决了入侵者造成的微扰信号难以识别的问题。利用IQ解调、脉冲压缩运算和自相关运算依次进行了单频载波脉冲、Chirp、巴克码脉冲的定位算法有效性研究,融合入侵延迟时间规律与Chirp、巴克码脉冲定位算法,提高了探测定位精度和距离分辨力;利用有用信号相干性与噪声随机性特点,融合脉冲同步累加运算和同步求差运算对射频接收链路回波信号预处理,显著提高了微扰信号识别概率,理论与实测结果表明探测定位算法环境适应性良好。3.提出了融合IQ解调矢量求和法、互补码叠加法、分区段阈值设定和滑动时间窗口改善回波信号质量的方法,解决了探测系统接收的回波信号波动大、信噪比差的问题。IQ解调矢量求和法以矢量和作为检测阈值,有效解决了单路解调存在的定位盲区问题;互补码叠加法利用原码与补码副瓣等值反相的特性,提高了入侵者自相关结果的主旁瓣比,实现精确获取入侵延迟时间;分区段阈值设定法通过二次判定,提高报警概率、降低漏报率;滑动时间窗口通过计算窗内的统计指标,提高了回波信号信噪比。4.提出了应用多模定位技术、探测定位算法和改善回波信号质量方法的探测系统模块化设计方案,并进行了工程实现和试验验证。探测系统模块包括DDS+RF链路的探测信号产生模块、零中频接收机结构的回波信号接收模块、数字信号处理模块、上下位机通信模块以及配套应用程序,利用FPGA和SignalTapII分别完成定位算法的硬件实现和调试,并基于Labview平台和VISA接口构建上位机应用程序,实现了入侵判决结果的图形化显示。系统实测结果与理论指标吻合良好,实现了多类型信号的产生及接收、脉冲压缩等数字信号处理方法的灵活调用,兼有调试简单、维护便捷的优势。
【学位单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM248.3;TP212;TP309
【部分图文】：

基带放大器电路图2 是其 S 参数及稳定性仿真结果。m1freq=dB(S(1,1))=-14.9512.000kHzm2freq=dB(S(2,1))=30.2031.000kHzm3freq=dB(S(2,1))=31.890Max13.42MHzm5freq=dB(S(2,1))=30.000772.3MHz

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本文编号：2862023