基于反相双峰指数模型的微弱瞬态极低频信号的估计与检测

发布时间：2018-10-05 18:40

【摘要】：在铁磁管道环境下,同频窄带噪声中的微弱瞬态极低频信号的估计与检测问题是管道机器人跟踪定位中最为重要的科学问题之一。为实现窄带噪声中的微弱瞬态信号的有效检测,分析了接收线圈在不同空间姿态下的信号特点,针对信号与窄带噪声相位上的区别以及信号包络的形态,建立了相位反相的双峰指数函数数学模型;应用非线性最小二乘估计,实现了该数学模型和真实信号之间的拟合;通过仿真和实验验证了该数学模型与真实信号的高度匹配性,并应用蒙特卡洛仿真分析了该模型参数估计的性能;使用所建立的数学模型,构建了平均功率检测器和瞬时最大功率检测器,通过分析比较极低频发射机在不同移动速度和接收信噪比条件下的检测性能,得出了两种检测器的特点和适用范围,并指出在现有工程背景下平均功率检测器的优势。实验证明,相位反相信息对同频窄带噪声中的信号检测非常重要,平均功率检测器在低信噪比条件下的检测性能良好。在信噪比为0.05 d B、虚警概率设为1%时,该检测器的检测概率达98.8%。
[Abstract]:In the environment of ferromagnetic pipeline, the estimation and detection of weak transient very low frequency signals in the narrowband noise of the same frequency is one of the most important scientific problems in the tracking and positioning of pipeline robots. In order to detect the weak transient signal in narrow band noise effectively, the signal characteristics of receiving coil in different space attitude are analyzed, aiming at the difference between signal and narrow band noise phase and the shape of signal envelope. The mathematical model of two-peak exponential function for phase inversion is established, the fitting between the mathematical model and the real signal is realized by using nonlinear least square estimation, and the high match between the mathematical model and the real signal is verified by simulation and experiment. The performance of the model parameter estimation is analyzed by Monte Carlo simulation, and the average power detector and the instantaneous maximum power detector are constructed by using the established mathematical model. By analyzing and comparing the detection performance of very low frequency transmitters at different moving speeds and receiving signal-to-noise ratio, the characteristics and applicable range of the two detectors are obtained, and the advantages of average power detectors in the existing engineering background are pointed out. The experiments show that the phase inversion information is very important for signal detection in the same frequency narrowband noise, and the average power detector has good detection performance under the condition of low signal-to-noise ratio (SNR). When the signal-to-noise ratio (SNR) is 0.05 dB and the false alarm probability is set to 1, the detection probability of the detector reaches 98.8.
【作者单位】： 清华大学电力系统国家重点实验室;
【基金】：清华大学自主科研计划(20131089302,20121088054)项目资助
【分类号】：TN911.23

【参考文献】

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【共引文献】

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本文编号：2254453