基于分布式传感器的地下震源定位软件设计与实现

发布时间：2017-08-02 12:11

  本文关键词：基于分布式传感器的地下震源定位软件设计与实现

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【摘要】：分布式地下震源定位是基于群组传感器组成的无线网络、专门针对测量地下震源的目标位置的一种测试测量方法,一直以来是国内外研究的重要课题,其广泛应用与矿山探测、油田开发、隧道检测中。由于受地下爆炸的危险性、大区域地面测试的限制,使得实验人员无法亲临控制每个传感器,并且也无法保证时间的统一,因此需要一套完整的分布式地下震源定位软件平台来监测、控制、处理信号来完成整个测试实验。本文根据实际的项目需求,基于LabVIEW软件开发平台,设计基于分布式传感器的地下震源定位系统软件系统。本系统能够实现无线传感器节点的管理、初至波提取、存储、数据处理、震源高精度定位。主要包括:传感器节点数据的收发传输控制、传感器节点位置显示、信号分析处理、节点信号数据库等。在收发控制方面,主要完成了系统收发控制的流程与规划和控制指令的设计;在传感器显示处理方面,主要完成了传感器坐标位置转换、二维和三维坐标显示等功能;在信号分析与处理方面,完成了震动信号的波形读取与显示,包括单通道波形显示和多通道波形显示;震动信号时域分析,包括相关功能;震动信号频域分析,包括快速傅里叶变换(FFT)和谱分析功能;震动时频域分析,包括短时傅里叶变换(STFT);在信号处理方面,完成了滤波和和小波去噪功能;此外,还有震动信号的初至提取模块;震源定位等功能模块;在数据库设计方面,完成震动信号的存储显示、实验信息的增删改查等功能,实现了数据的存储管理。工程试验验证表明:本设计完成的分布式传感器的地下定位软件满足工程测试需求。
【关键词】：震源定位 信号分析 Lab VIEW 软件设计
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P315.6;TP311.52
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.3 本文研究的主要内容和论文结构12-14
• 1.3.1 论文研究的主要内容12-13
• 1.3.2 论文的总体结构13-14
• 2 基于分布式传感器的地下震源定位软件总体设计14-20
• 2.1 分布式传感器的地下震源定位系统介绍14-15
• 2.2 软件系统的指标要求15-17
• 2.3 基于分布式传感器的地下震源定位软件总体框架17-19
• 2.4 本章小结19-20
• 3 分布式传感器的地下震源定位软件系统设计20-53
• 3.1 软件各个功能模块接口设计20-21
• 3.2 系统配置软件设计21-27
• 3.2.1 控制指令码定义22-24
• 3.2.2 无线收发控制模块软件设计24-25
• 3.2.3 传感器节点位置标识与坐标转换模块软件设计25-27
• 3.2.4 参数配置27
• 3.3 震动信号分析与处理27-41
• 3.3.1 震动信号的分析模块28-34
• 3.3.2 震动信号的处理模块34-37
• 3.3.3 特征提取模块软件设计37-41
• 3.4 震源定位41-49
• 3.4.1 TDOA定位模型原理41-42
• 3.4.2 最小二乘法42-43
• 3.4.3 Chan算法43-44
• 3.4.4 泰勒算法（Taylor）44-45
• 3.4.5 牛顿算法（Newton）45-46
• 3.4.6 定位模块设计46-49
• 3.5 功能验证49-52
• 3.6 本章小结52-53
• 4 基于分布式传感器地下定位系统数据管理设计53-61
• 4.1 系统数据库平台的选择53
• 4.2 系统数据库设计53-60
• 4.2.1 地下定位系统数据库总体设计53-55
• 4.2.2 地下定位系统数据库表的设计55-56
• 4.2.3 地下定位系统数据库表关系设计56-57
• 4.2.4 地下定位系统数据库的实现57-60
• 4.3 本章小结60-61
• 5 总结展望61-63
• 5.1 本文的工作总结61-62
• 5.2 本文存在的问题及未来展望62-63
• 参考文献63-68
• 攻读硕士期间发表的论文68-69
• 致谢69-70

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本文编号：609206