人工莫尔斯光信号自动识别技术的研究
发布时间：2021-06-12 03:46
随着无线技术的快速发展,莫尔斯码在无线电领域的应用相对变少,但其在舰艇船舶间的灯光通信中仍然有着广泛的应用。在灯光通信的过程中,发信员操纵灯光器材,以不同时长的闪光表示字母和数字,收信员通过视觉进行接收并译码。传统的人工收信方式对收信人员要求较高,培训一名合格的收信人员需要耗费一定的人力和物力成本,而且人工收信的方式容易受到多种主客观因素的影响,导致收信结果的准确率降低。本论文旨在研究、设计和实现一种自动识别技术,该项技术能够对人工拍发的莫尔斯光信号进行自动译码,通过嵌入式设备代替人完成收信工作,进而能够有效减轻收信人员的工作量。论文的主要工作如下:（1）探讨与本课题相关的研究成果,研究莫尔斯码的通用规则、相关特性、光信号在自由空间中的传输损耗以及背景光噪声,为设计和实现新型的自动识别技术奠定基础。（2）详细研究了自动识别系统中的几项关键技术,包括数字滤波、聚类分析、字符串相似度算法。针对实际的自动识别场景,论文在k-Means算法的基础之上,改进了聚类分析的部分流程。（3）设计整体系统的实现方案,完善各个功能模块的处理流程,并给出详细的流程设计图,最后利用C语言在STM32嵌入式系统...
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１传统的灯语通信过程图??
??图２＊４可见光信号的自由空间传输示意图??上图中，０为发射机的发射角，Ｖ为接收端的入射角，ｄ代表了通信距离。??假设光源的半功率角为＜Ｄ１／２，则在接收端处的光强／，（ｄ，的可以表示为：??１＾）?＝?＾＾－?（２－１）??在上式中，ｆ表示发射端光源的光功率，尽（（〇?＝?［（／？?＋?ｌ）／２；ｒ］ｃ〇Ｓｍ０，并且??ｍ?＝?—?Ｉｎ?２?／?ｌｎ（ｃｏｓ?０１／２?）?ｔ２９ｌ?０??通过式（２－１）可以描述光源的光强分布情况，而对于接收机端，探测器的有??效接收面积（０可以通过以下公式进行描述。??Ｈ、Ｉ?ＡｋＴ＾?ｃｏｓ?＾，?０?＜?＾?＜??Ａｅｆｆ（＾）?＝?ｉ?ｎ?、?（２－２）??ｌ?〇?＾＞Ｗｃ??其中，４表示接收机探测器的实际接收面积，ｒ以，Ａ）表示滤光片的滤波特??性，即透过率，ｇ〇ｉ〇表示接收端聚光器的光学増益大小，ｖ表示接收端的可见??光入射角
平方和准则评估聚类效果比较准确。假如各个聚类集合中的样本数据彼此之间距??离较远，而聚类集合之间的距离较小时，使用误差平方和准则评估聚类效果时就??容易发生错误。以图３－２为例，对于图（ａ）中的三个聚类，使用误差平方和这种??准则进行聚类划分可以得到较好的结果，而对于图（ｂ）中的两个聚类，若使用??该种准则，最后的聚类效果就不会特别理想。??Ｘ２ｔ?０）２??修〇???＞??＞??（ａ）?Ｘ！?（ｂ）?Ｘｉ??图３－２样本数据分布示意图??（２）相似性准则??对于公式（３－２３），经过代数运算之后，可以将表达式中的均值向量％进行??替换，由此可以得到另一种评价准则函数的表达形式??Ｊ?＝?ｉｊＮｉＳｉ?（３－２５）??／?＝?１??在上式中，ｃ代表类别数，％为第ｉ个类别中的总样本数，５１，则是第ｉ个类??另ＩＪ的相似性算子。对于相似性算子，可以有多种的定义方法，例如，可以将其定??义为第ｉ类样本中每两个样本之间距离平方的均值，如下式所示??Ｓｌｋ＿ｘｌｌ?（３－２６）??ｘｅＸ
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于小波变换的多路莫尔斯电报自动译码[J]. 肖双,高勇. 计算机与数字工程. 2017(04)
[2]基于K-means聚类的Morse码自动译码研究[J]. 王亚琦,袁野,孙中华,贾克斌,张海瑛,吴玲玲. 无线电通信技术. 2016(06)
[3]基于嵌入式Linux的莫尔斯码报务实训系统设计[J]. 王艳春,罗苍健,张婷. 信息通信. 2016(04)
[4]强背景光下可见光大气湍流信道建模及分集接收技术[J]. 赵嘉琦,许银帆,李洁慧,王一光,迟楠. 光学学报. 2016(03)
[5]计算排序算法设计与分析[J]. 杨绣丞,李彤,赵娜,梁利刚,李超. 计算机应用研究. 2014(03)
[6]多种字符串相似度算法的比较研究[J]. 牛永洁,张成. 计算机与数字工程. 2012(03)
[7]基于有限状态机的Morse码识别算法的VHDL实现[J]. 吴琼,张明,田明才. 沈阳大学学报. 2011(03)
[8]短波宽带信道莫尔斯信号自动识别技术[J]. 王志永,刁文静,李冬梅. 计算机与网络. 2011(08)
[9]基于随机共振的微弱高频CW信号检测技术研究[J]. 李国军,曾孝平,周晓娜,李林,曾理. 电子科技大学学报. 2010(05)
[10]莫尔斯报务信号的检测和识别[J]. 陈莹莹,彭仕勇,高勇. 计算机应用与软件. 2009(06)
硕士论文
[1]基于可见光通信的无线局域网互连系统的研制[D]. 杨硕.北京邮电大学 2018
[2]船间远距离可见光通信系统研究和实现[D]. 赵鹏.北京邮电大学 2015
[3]基于FPGA的浮点型高阶FIR滤波器设计[D]. 智扬.哈尔滨工程大学 2015
[4]基于MC8051 IP核的莫尔斯码处理系统的设计[D]. 马晖.湖南大学 2012
[5]FIR和IIR数字滤波器的设计及稳定性研究[D]. 林志源.广西师范大学 2009
[6]莫尔斯信号实时检测和识别方法研究[D]. 赵祥军.哈尔滨工程大学 2007
[7]基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究[D]. 段秀铭.辽宁科技大学 2006
[8]噪声背景下短波莫尔斯信号的自动检测和识别研究[D]. 何立刚.哈尔滨工程大学 2005
本文编号：3225887
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１传统的灯语通信过程图??
??图２＊４可见光信号的自由空间传输示意图??上图中，０为发射机的发射角，Ｖ为接收端的入射角，ｄ代表了通信距离。??假设光源的半功率角为＜Ｄ１／２，则在接收端处的光强／，（ｄ，的可以表示为：??１＾）?＝?＾＾－?（２－１）??在上式中，ｆ表示发射端光源的光功率，尽（（〇?＝?［（／？?＋?ｌ）／２；ｒ］ｃ〇Ｓｍ０，并且??ｍ?＝?—?Ｉｎ?２?／?ｌｎ（ｃｏｓ?０１／２?）?ｔ２９ｌ?０??通过式（２－１）可以描述光源的光强分布情况，而对于接收机端，探测器的有??效接收面积（０可以通过以下公式进行描述。??Ｈ、Ｉ?ＡｋＴ＾?ｃｏｓ?＾，?０?＜?＾?＜??Ａｅｆｆ（＾）?＝?ｉ?ｎ?、?（２－２）??ｌ?〇?＾＞Ｗｃ??其中，４表示接收机探测器的实际接收面积，ｒ以，Ａ）表示滤光片的滤波特??性，即透过率，ｇ〇ｉ〇表示接收端聚光器的光学増益大小，ｖ表示接收端的可见??光入射角
平方和准则评估聚类效果比较准确。假如各个聚类集合中的样本数据彼此之间距??离较远，而聚类集合之间的距离较小时，使用误差平方和准则评估聚类效果时就??容易发生错误。以图３－２为例，对于图（ａ）中的三个聚类，使用误差平方和这种??准则进行聚类划分可以得到较好的结果，而对于图（ｂ）中的两个聚类，若使用??该种准则，最后的聚类效果就不会特别理想。??Ｘ２ｔ?０）２??修〇???＞??＞??（ａ）?Ｘ！?（ｂ）?Ｘｉ??图３－２样本数据分布示意图??（２）相似性准则??对于公式（３－２３），经过代数运算之后，可以将表达式中的均值向量％进行??替换，由此可以得到另一种评价准则函数的表达形式??Ｊ?＝?ｉｊＮｉＳｉ?（３－２５）??／?＝?１??在上式中，ｃ代表类别数，％为第ｉ个类别中的总样本数，５１，则是第ｉ个类??另ＩＪ的相似性算子。对于相似性算子，可以有多种的定义方法，例如，可以将其定??义为第ｉ类样本中每两个样本之间距离平方的均值，如下式所示??Ｓｌｋ＿ｘｌｌ?（３－２６）??ｘｅＸ
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于小波变换的多路莫尔斯电报自动译码[J]. 肖双,高勇. 计算机与数字工程. 2017(04)
[2]基于K-means聚类的Morse码自动译码研究[J]. 王亚琦,袁野,孙中华,贾克斌,张海瑛,吴玲玲. 无线电通信技术. 2016(06)
[3]基于嵌入式Linux的莫尔斯码报务实训系统设计[J]. 王艳春,罗苍健,张婷. 信息通信. 2016(04)
[4]强背景光下可见光大气湍流信道建模及分集接收技术[J]. 赵嘉琦,许银帆,李洁慧,王一光,迟楠. 光学学报. 2016(03)
[5]计算排序算法设计与分析[J]. 杨绣丞,李彤,赵娜,梁利刚,李超. 计算机应用研究. 2014(03)
[6]多种字符串相似度算法的比较研究[J]. 牛永洁,张成. 计算机与数字工程. 2012(03)
[7]基于有限状态机的Morse码识别算法的VHDL实现[J]. 吴琼,张明,田明才. 沈阳大学学报. 2011(03)
[8]短波宽带信道莫尔斯信号自动识别技术[J]. 王志永,刁文静,李冬梅. 计算机与网络. 2011(08)
[9]基于随机共振的微弱高频CW信号检测技术研究[J]. 李国军,曾孝平,周晓娜,李林,曾理. 电子科技大学学报. 2010(05)
[10]莫尔斯报务信号的检测和识别[J]. 陈莹莹,彭仕勇,高勇. 计算机应用与软件. 2009(06)
硕士论文
[1]基于可见光通信的无线局域网互连系统的研制[D]. 杨硕.北京邮电大学 2018
[2]船间远距离可见光通信系统研究和实现[D]. 赵鹏.北京邮电大学 2015
[3]基于FPGA的浮点型高阶FIR滤波器设计[D]. 智扬.哈尔滨工程大学 2015
[4]基于MC8051 IP核的莫尔斯码处理系统的设计[D]. 马晖.湖南大学 2012
[5]FIR和IIR数字滤波器的设计及稳定性研究[D]. 林志源.广西师范大学 2009
[6]莫尔斯信号实时检测和识别方法研究[D]. 赵祥军.哈尔滨工程大学 2007
[7]基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究[D]. 段秀铭.辽宁科技大学 2006
[8]噪声背景下短波莫尔斯信号的自动检测和识别研究[D]. 何立刚.哈尔滨工程大学 2005
本文编号：3225887
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