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泄漏电缆导波雷达高精度定位信号处理方法研究

发布时间:2019-04-13 10:02
【摘要】:目前常用的周界入侵检测系统虽然能够对入侵者进行检测,但系统存在受环境影响较大、漏检率和误检率高等一系列问题,近几年发展起来的基于泄漏电缆的周界入侵检测系统很好地解决了上述问题。然而,上述各种周界入侵检测系统普遍存在的问题是无法对入侵者进行精确定位。针对以上周界入侵检测系统存在的问题,本文设计了泄漏电缆导波雷达周界入侵检测系统用于对入侵者进行精确定位。一旦精确定位,工作人员可在最短的时间内到达入侵发生处,目标针对性强,可迅速排除安全隐患,同时该系统的成功研制将填补国内无法对入侵者进行精确定位的空白。信号在泄漏电缆中传播时向外耦合信号,在电缆周围形成圆柱状表面波并形成稳定的电磁场,当有入侵发生时,稳定电磁场受到扰动,部分信号发生反射并耦合进入接收电缆传送至系统接收端,精确计算出信号从发射至被接收回来所用的延时时间?t即可对入侵者进行精确定位。通过理论分析和仿真实验可知,运用互相关算法可将入侵发生定位到某一码元内,实现对入侵者的粗定位,在此基础上,对硬件系统和软件部分进行了设计,硬件设计主要包括系统主控、发射机以及接收机三个部分,软件部分包括程序总流程控制以及相关模块的程序设计,结合脉冲延迟测距技术、二相编码技术以及游标测距原理实现对入侵者的精定位,最终将入侵发生定位到某一码元的某一载波周期内,实现精确定位。将硬件系统置于文中所述的四种情况下进行现场测试,对实验数据进行分析和计算,结果表明:系统可实现对入侵者的精确定位,系统探测概率、误报率、漏报率以及定位精度与是否有干扰及入侵防护区域目标个数有关,单目标入侵无干扰时,系统工作性能表现最佳,定位精度为3.81m,大于理论值(3m)仅0.81m;多目标入侵有干扰时,系统性能指标最差,定位精度为4.65m大于理论值1.65m;绝对误差随电缆长度增加而增大,相对误差随电缆长度增加而减小,且系统对小动物并不敏感。
[Abstract]:Although the commonly used perimeter intrusion detection system can detect intruders at present, the system has a series of problems, such as high rate of missed detection and high rate of false detection, which are greatly affected by the environment. The perimeter intrusion detection system based on leakage cable developed in recent years has solved the above problems well. However, the common problem of all kinds of perimeter intrusion detection systems is that they can not locate intruders accurately. In order to solve the problems existing in the above-mentioned perimeter intrusion detection system, a leakage cable guided wave radar perimeter intrusion detection system is designed for accurate location of intruders. Once the location is accurate, the staff can reach the invasion place in the shortest time, the target is strong, and the hidden danger of security can be eliminated quickly. At the same time, the successful development of the system will fill the blank that the intruder can not be accurately located in our country. When the signal propagates in the leakage cable, the signal is coupled outward, forming a cylindrical surface wave around the cable and forming a stable electromagnetic field. When there is an invasion, the stable electromagnetic field is disturbed. Part of the signal is reflected and coupled into the receiving cable to be transmitted to the receiving end of the system, and the delay time of the signal from transmitting to being received can be accurately calculated? t can accurately locate the intruder. Through theoretical analysis and simulation experiments, it can be seen that the intrusion can be located within a certain symbol by cross-correlation algorithm, and the coarse location of intruders can be realized. On this basis, the hardware system and software part are designed. The hardware design mainly includes the main control of the system, the transmitter and the receiver. The software part includes the general flow control of the program and the program design of the related modules, combining with the pulse delay ranging technology. The two-phase coding technique and the Vernier ranging principle realize the precise location of intruders, and finally locate the intruders to a certain carrier period of a symbol to achieve accurate positioning. The hardware system is put into the four cases described in this paper for field testing, and the experimental data are analyzed and calculated. The results show that the system can realize the accurate location of intruders, the detection probability of the system, the false alarm rate, and so on. The missing alarm rate and positioning accuracy are related to whether there is interference or not and the number of targets in the intrusion prevention area. When the single target invades without interference, the performance of the system is the best, the positioning accuracy is 3.81m, which is only 0.81m higher than the theoretical value (3m). When the multi-target intrusion is interfered, the system performance index is the worst, and the positioning accuracy is 4.65m higher than the theoretical value 1.65m. The absolute error increases with the increase of cable length, while the relative error decreases with the increase of cable length, and the system is not sensitive to small animals.
【学位授予单位】:东北石油大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TN957.51

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本文编号:2457463

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