基于频率—强度曲线的电磁地理环境变化检测方法研究

发布时间：2020-08-05 15:56

【摘要】：电磁地理环境与人类的生产生活息息相关,随着各种电力通信系统等公共基础设施、设备以及家用电器、电子设备不断普及,地理环境中的电磁辐射源急剧增加,使得电磁地理环境日趋复杂,电磁辐射污染问题越来越受重视。电磁地理环境具有时-空-频特征,如何对其进行科学地监测、评价和分析,掌握电磁辐射在地理环境中的变化规律显得至关重要。虚拟地理环境教育部重点实验室研发的车载电磁环境监测系统,突破了传统电磁环境监测技术的局限,具有全频段、移动性探测的特点。本文利用车载电磁环境监测系统采集获取的数据构建电磁频率—强度曲线,在此基础上,引入曲线相似性度量方法进行电磁频率—强度曲线的相似性诊断分析,以检测发现地理环境中电磁辐射的异常变化,具体完成的工作主要包括以下几个方面:(1)在讨论车载电磁环境监测系统作业方式及特点的基础上,对探测获取的数据进行解析,设计相应算法分别处理各类型数据,利用GIS技术和数据库技术对探测获取的电磁环境数据进行组织与管理和可视化表达,为后续研究提供基础。(2)基于探测获取的电磁辐射数据,借助遥感学中的地物光谱概念构建电磁频率—强度曲线,根据不同频段电磁频率—强度曲线的不同特征,分别采用累积曲线方法和滤波去噪方法进行处理。在对频率—强度曲线的滤波去噪中,实验对比了不同滤波方法的去噪效果,由此选取滤波效果最优的自适应中值滤波方法进行曲线去噪处理。(3)将曲线相似性度量方法引入到电磁地理环境变化检测中。对目前几种常用曲线相似性度量理论方法和特点进行分析,根据电磁频率—强度曲线的特点,提出了基于离散Frechet距离的电磁频率—强度曲线相似性度量方法,利用该方法进行空间邻近采样点的电磁频率—强度曲线相似性度量,并从局部和全局两种角度将该方法实际应用于电磁地理环境的异常变化检测分析,有效地识别出电磁辐射异常发生的空间位置和频段范围。(4)在理论研究成果的基础上,设计并开发了电磁地理环境变化检测分析系统。该系统可为用户提供数据管理与维护、采集数据预处理、基本地图操作、属性信息查询、电磁变化检测等多种功能,实现地理环境中电磁辐射强度变化发生空间位置和频段范围的自动检测。本文的创新点主要体现在两方面:(1)电磁频率—强度曲线的构建与分析;(2)基于离散Frechet距离的电磁频率—强度曲线相似性度量方法。通过空间邻近采样点的电磁频率—强度曲线相似性诊断分析,从而发现电磁辐射在不同频段、不同空间位置上的异常变化,为电磁辐射源的定位提供搜索依据,并为电磁地理环境的分析和评价奠定基础。
【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P208
【图文】：

路线图,路线图,总体技术

总体技术路线图

结构图,章节,论文,结构图

逑１．４论文结构逡逑根据本文的研究内容，论文共分为６章，各章节内容关系如图１．２所示，其逡逑中，第２，邋３，邋４，邋５章是本文研宄的核心部分。其中，第２章主要介绍车载电磁逡逑环境监测系统及其采集数据的解析、分类处理流程和组织管理方法；第３章提出逡逑基于车载电磁系统采集数据的电磁频率一强度曲线的构建及其去噪预处理方法；逡逑第４章主要探宄基于曲线相似性度量方法的电磁地理环境异常检测；第５章以逡逑２，邋３，邋４章为基础，研究电磁地理环境变化自动检测方法的具体实现。论文各章逡逑具体内容如下：逡逑第１章：绪论。介绍了本文的选题背景和研宄意义，分析和总结了电磁环境逡逑监测与评估、信号曲线预处理方法以及曲线相似性判别方法的国内外研究现状，逡逑根据当前研宄中存在的问题确定本文的研究目标、内容和总体技术路线。逡逑第２章：车载电磁环境监测系统及其数据的组织与管理。介绍了车载电磁环逡逑境监测系统的构成及作业方式；对系统采集数据的文件格式进行解析的基础上，逡逑介绍采集数据的分类处理流程及组织管理方法。逡逑第３章：电磁频率一强度曲线的构建与分析。基于车载电磁系统所采集的数逡逑据，提出电磁频率一强度曲线的构建方法，并针对不同频段电磁频率一强度曲线逡逑的特点分别采用累积曲线和滤波去噪方法进行预处理，通过不同方法的实验对比逡逑分析选择最佳的预处理方法。逡逑第４章：基于曲线相似性度量方法的电磁辐射异常检测。介绍了邋Ｈａｕｓｄｏｒｆｆ逡逑距离、连续Ｆｒｄｃｈｅｔ距离以及离散Ｆｒ６ｃｈｅｔ距离三种常用曲线相似性度量方法的理逡逑论基础；提出基于离散Ｆｒ＆ｈｅｔ距离的电磁频率一强度曲线相似性度量方法

系统构成,选频,电磁探测,移动载体

为我国电磁环境的定位监测和评价提供了一种新型装备。逡逑２．１．１系统构成及作业方式逡逑本文的研究是基于车载电磁环境监测系统（如图２．１所示）完成的。该系统逡逑以汽车为移动载体，集成了邋ＧＮＳＳ空间定位、电磁辐射测量仪器（６台频谱仪和逡逑４台电磁探头）、全频电磁探测天线、电磁倍号放大、转换、接口以及控制器等设逡逑备。逦逦逡逑＜ａ）系统外观逦（ｂ）系统内部结构逡逑图２．１车载电磁环境监测系统构成图逡逑本系统付屯磁辐射场强的探测采用选频式和非选频式相结合的测量方法，既逡逑能够女现乍我移动监测，又能够手提设备在固定点现场监测。系统所集成的设备逡逑１３逡逑

【参考文献】