煤矿井下超宽带信号穿透塌方体成像算法研究

发布时间：2020-04-05 05:01

【摘要】：当矿难事故发生后,通过发射无线信号对井下受灾现场进行探测成像,及时获取被困人员的物理信息,可极大提高救援效率。由于超宽带信号在穿透障碍物以及目标识别方面具有突出表现,因此,超宽带信号被作为一种新型的通信信号应用于矿井探测成像系统。基于此,本文在井下穿透特性相关理论研究的基础上,对超宽带信号在矿井下的穿透成像算法进行了研究。具体内容如下:1、搭建出井下超宽带成像系统的基本框图,分析了煤矿井下超宽带信号穿透塌方体成像的基本原理。接着针对穿透成像过程中塌方体引起的强杂波问题,利用塌方体杂波在空域是缓变的这一特点,提出了一种将PCA技术与SaS结合的算法对塌方体杂波进行抑制。在仿真和实验中,所提的联合算法表现出对塌方体杂波良好的抑制能力。2、针对超宽带信号过大带宽引起的方位向回波数量不足的问题,提出了一种改进的CS成像算法,该算法主要利用超宽带回波信号的稀疏性,通过相位误差估计对回波信号在相位上进行数据补偿。仿真实验表明,该算法对不同目标的回波信号均有较好的补偿效果。3、针对穿透成像过程中障碍物电磁参数未知的问题,本文采用Ray-tracing技术对超宽带信号在井下的穿透传播过程进行时域模拟分析,最后通过SVM算法对回波样本数据进行训练得到一个分类器,对于任意的输入信号都可以直接计算出对应目标信号的物理信息。该算法避免了计算井下复杂塌方体的电磁参数,解决超宽带信号在井下传播时的非线性和病态性。仿真结果表明,采用Ray-tracing与SVM结合的算法可以很好的对塌方体未知情形下隐藏目标的基本类别进行区分。
【学位授予单位】：黑龙江科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN925

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本文编号：2614581