基于光纤干涉技术的机场周界报警模式识别研究

发布时间：2017-10-14 14:15

  本文关键词：基于光纤干涉技术的机场周界报警模式识别研究

  更多相关文章： 机场周界预警 虚警率 Mach-Zehnder干涉 特征提取 模式识别

【摘要】：目前,中国机场多数依靠铁丝网护栏警戒,仅有少许的机场使用周界预警系统,机场周界的安全主要依赖人为巡逻检查,这不仅消耗人力而且存在诸多不安全因素。现有围界系统多采用红外、微波、泄露电缆等技术,但检测距离有限且严重受环境影响。为解决上述问题,本课题组研制了一套适用于大范围的机场周界预警系统,其利用抗干扰能力强、高稳定性、耐腐蚀的光纤作为传感器,采用灵敏度高的Mach-Zehnder干涉技术,使系统具有实时监控,适应复杂环境、无需供电等优点。本文以降低机场周界预警系统的虚警率为目标,开展了系统报警模式识别算法的研究,根据系统输出报警信号的非平稳特性,提出了基于总体平均经验模态分解(EEMD)的模式识别与基于零导数处的识别方法,通过实验论证了各方法的有效性。本文针对机场周界预警系统展开了研究,主要从如下几方面进行工作:1、组建机场周界预警系统,并于2014年在天津空港某周界区域试运行。该系统现场运行正常,经过不定期测试采集不同类的报警信号,同时也证明该系统对周界扰动事件具有良好的预警和定位能力。2、分析了干涉型光纤振动传感器原理,理论分析出报警信号特性:扰动行为产生的外力与信号相位成正比。为寻找系统产生虚警的原因,理论分析系统虚警的机理,通过模块化分析系统每部分产生虚警的数学模型。3、提出了基于EEMD的识别方法,详细说明EEMD的理论运算及方法流程。同时引入EEMD能量熵概念,用其排除非入侵扰动的影响,然后提取报警信号的峭度特征,利用双重支持向量机逐层识别。通过现场采集的数据进行验证,结果表明该方法有效的识别报警信号,提高了系统的报警率,降低了虚警率。4、提出了基于零导数处的识别方法,详细推导零导数处报警信号与频率的关系。该方法从时频特征特点着手,提取典型特征,利用概率神经网络进行识别。通过现场采集的实际数据进行验证,结果表明该方法正确识别率高、运算时间短,有效提高了系统性能。
【关键词】：机场周界预警 虚警率 Mach-Zehnder干涉 特征提取 模式识别
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V351.3;TP391.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 引言10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 周界安防系统的研究现状10-11
• 1.2.2 光纤周界系统的研究现状11-12
• 1.3 研究目的和意义12-13
• 1.4 本文组织结构13-15
• 第二章 基于光纤干涉技术的机场周界预警理论分析15-22
• 2.1 引言15
• 2.2 干涉型光纤振动传感器机理15-20
• 2.2.1 相位调制机理15-16
• 2.2.2 M-Z型振动传感器结构及传感原理16
• 2.2.3 外力影响的理论分析16-20
• 2.3 机场周界预警系统虚警原因分析20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第三章 基于EEMD的机场周界报警信号识别方法22-33
• 3.1 引言22
• 3.2 基于EEMD的识别方法22-29
• 3.2.1 经验模态分解22-24
• 3.2.2 总体平均经验模态分解24-26
• 3.2.3 EEMD能量熵26-28
• 3.2.4 特征提取28-29
• 3.3 支持向量机29-31
• 3.3.1 支持向量机原理30-31
• 3.3.2 支持向量机的识别分类31
• 3.4 本章小结31-33
• 第四章 基于零导数处机场周界报警信号的识别方法33-40
• 4.1 引言33
• 4.2 零导数处的特征提取33-36
• 4.2.1 零导数处信号分析33-35
• 4.2.2 特征提取35-36
• 4.3 概率神经网络36-39
• 4.3.1 概率神经网络原理36-38
• 4.3.2 概率神经网络的识别分类38-39
• 4.4 本章小结39-40
• 第五章 机场周界预警系统的现场测试40-45
• 5.1 引言40
• 5.2 机场周界预警系统搭建40-41
• 5.3 信号的采集、处理及结果分析41-44
• 5.4 本章小结44-45
• 第六章 总结与展望45-47
• 6.1 总结45-46
• 6.2 下一步研究建议46-47
• 参考文献47-51
• 致谢51-53
• 攻读硕士期间发表的论文53

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本文编号：1031517