大容量FBG传感网络信号的压缩传输和寻址定位方法研究
发布时间：2021-04-13 09:50
随着传感技术的不断发展,应用在监测机器设备、轨道沉降、海洋管道等领域的传感器得到学术界和工业界的广泛关注。光纤布拉格光栅（Fibber Bragg Grating,FBG）传感器因其体积小、抗干扰能力强、易于实现远距离信号传输以及安全性高等优点,被广泛应用于恶劣环境下的系统监测。在FBG传感监测过程中,为了更好地检测系统的健康状况,往往需要在被检测物上布局大量的传感器。随着传感容量的增加,系统中产生庞大数据量不利于数据的存储和实时处理。因此,对大容量FBG传感网络的数据进行压缩和寻址,具有重要的研究意义和应用价值。针对大容量FBG传感系统中产生的庞大数据量不利于数据传输及存储,论文提出了一种分段自适应采样压缩感知与改进的正交匹配追踪（Segmentation Adaptive Sampling Compressed Sensing and Improved Orthogonal Matching Pursuit,SASCS-IOMP）算法。根据FBG光谱特性,设计特定参数的Gabor滤波器提取FBG光谱信号上边带斜率最大的频率点,结合Hilbert变换粗定位出FBG中心波长位置,对FB...
【文章来源】：重庆邮电大学重庆市
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 光纤光栅的发展及分类
1.2.1 光纤光栅的发展
1.2.2 光纤光栅的分类
1.3 FBG传感网及其信号处理研究现状
1.3.1 FBG传感网的研究现状
1.3.2 信号压缩与重构的研究现状
1.3.3 信号寻址的研究现状
1.4 论文组织结构及安排
第2章 FBG检测传感理论研究
2.1 引言
2.2 FBG传感特性
2.2.1 FBG的应变传感特性
2.2.2 FBG的温度传感特性
2.2.3 FBG的光谱特性
2.3 FBG传感网的复用
2.3.1 波分复用
2.3.2 时分复用
2.3.3 空分复用
2.3.4 混合复用
2.4 信号压缩与重构理论及评价指标
2.4.1 CS压缩与重构理论分析
2.4.2 信号重构评价指标与方法
第3章 大容量FBG传感光谱的压缩与重构方法研究
3.1 引言
3.2 FBG光谱压缩与重构算法
3.2.1 光谱信号的自适应分割
3.2.2 OMP的光谱重构算法
3.2.3 光谱信号自适应采样
3.3 仿真结果与分析
3.3.1 单峰光谱压缩与重构
3.3.2 多峰光谱压缩与重构
3.4 本章小结
第4章 大容量FBG传感网寻址定位方法研究
4.1 引言
4.2 FBG传感网模型及问题描述
4.2.1 FBG传感网模型
4.2.2 问题描述
4.3 FBG传感网寻址定位算法
4.3.1 设计初始种群
4.3.2 适应度函数的设计
4.3.3 选择机制
4.3.4 自交叉操作与动态变异概率设计
4.3.5 辅助决策
4.3.6 GTA算法总体流程
4.4 仿真结果与分析
4.5 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于冗余字典的多特征压缩感知目标跟踪算法[J]. 朱甦,薄煜明,何亮. 兵工学报. 2017(06)
[2]基于光纤光栅的冲击激励声发射响应机理与定位方法研究[J]. 张法业,姜明顺,隋青美,吕珊珊,贾磊. 物理学报. 2017(07)
[3]基于分组三维离散余弦变换字典的植物高光谱数据去噪方法[J]. 徐平,肖冲,张竞成,薛凌云. 光学学报. 2017(06)
[4]并行可见光焦平面压缩成像系统[J]. 欧阳瑶,陈靖. 激光与光电子学进展. 2017(02)
[5]基于分组测量和边沿滤波的大容量光纤光栅快速传感系统[J]. 曹品奇,许国良. 中国激光. 2016(10)
[6]改进的多原子匹配追踪算法处理FBG信号[J]. 陈勇,张玉兰,刘焕淋,杨凯. 光电子·激光. 2016(06)
[7]Simple PID Parameter Tuning Method Based on Outputs of the Closed Loop System[J]. HAN Jianda,ZHU Zhiqiang,JIANG Ziya,HE Yuqing. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2016(03)
[8]啁啾光纤布拉格光栅电流传感器[J]. 杨淑连,申晋,何建廷,盛翠霞,贾宏燕,魏芹芹. 光电子·激光. 2015(06)
[9]利用改进的稀疏表示处理FBG传感信号[J]. 陈勇,杨雪,刘焕淋,杨凯,张玉兰. 光电子.激光. 2014(10)
[10]基于压缩感知算法的光栅光谱重构及其应用特性研究[J]. 蒋善超,王静,隋青美,林蓝波,曹玉强,王正方. 光学学报. 2014(08)
博士论文
[1]机械装备状态监测的光纤光栅传感网相关理论与技术研究[D]. 张帆.武汉理工大学 2014
硕士论文
[1]基于压缩感知的OFDM系统信道估计算法研究[D]. 程以泰.天津工业大学 2017
[2]基于压缩感知理论的OFDM信道估计研究[D]. 刘伟海.华南理工大学 2016
[3]基于光纤布拉格光栅的沉降传感器研究及应用[D]. 杜磊.电子科技大学 2012
[4]一种大量程高精度FBG位移传感器设计研究[D]. 魏帅.山东科技大学 2011
[5]多通道光纤光栅传感解调系统研究[D]. 张侠.武汉理工大学 2010
[6]光纤光栅传感器应变传递特性研究[D]. 周建华.武汉理工大学 2010
[7]光纤光栅传感研究[D]. 王静.华侨大学 2004
本文编号：3135079
【文章来源】：重庆邮电大学重庆市
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 光纤光栅的发展及分类
1.2.1 光纤光栅的发展
1.2.2 光纤光栅的分类
1.3 FBG传感网及其信号处理研究现状
1.3.1 FBG传感网的研究现状
1.3.2 信号压缩与重构的研究现状
1.3.3 信号寻址的研究现状
1.4 论文组织结构及安排
第2章 FBG检测传感理论研究
2.1 引言
2.2 FBG传感特性
2.2.1 FBG的应变传感特性
2.2.2 FBG的温度传感特性
2.2.3 FBG的光谱特性
2.3 FBG传感网的复用
2.3.1 波分复用
2.3.2 时分复用
2.3.3 空分复用
2.3.4 混合复用
2.4 信号压缩与重构理论及评价指标
2.4.1 CS压缩与重构理论分析
2.4.2 信号重构评价指标与方法
第3章 大容量FBG传感光谱的压缩与重构方法研究
3.1 引言
3.2 FBG光谱压缩与重构算法
3.2.1 光谱信号的自适应分割
3.2.2 OMP的光谱重构算法
3.2.3 光谱信号自适应采样
3.3 仿真结果与分析
3.3.1 单峰光谱压缩与重构
3.3.2 多峰光谱压缩与重构
3.4 本章小结
第4章 大容量FBG传感网寻址定位方法研究
4.1 引言
4.2 FBG传感网模型及问题描述
4.2.1 FBG传感网模型
4.2.2 问题描述
4.3 FBG传感网寻址定位算法
4.3.1 设计初始种群
4.3.2 适应度函数的设计
4.3.3 选择机制
4.3.4 自交叉操作与动态变异概率设计
4.3.5 辅助决策
4.3.6 GTA算法总体流程
4.4 仿真结果与分析
4.5 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于冗余字典的多特征压缩感知目标跟踪算法[J]. 朱甦,薄煜明,何亮. 兵工学报. 2017(06)
[2]基于光纤光栅的冲击激励声发射响应机理与定位方法研究[J]. 张法业,姜明顺,隋青美,吕珊珊,贾磊. 物理学报. 2017(07)
[3]基于分组三维离散余弦变换字典的植物高光谱数据去噪方法[J]. 徐平,肖冲,张竞成,薛凌云. 光学学报. 2017(06)
[4]并行可见光焦平面压缩成像系统[J]. 欧阳瑶,陈靖. 激光与光电子学进展. 2017(02)
[5]基于分组测量和边沿滤波的大容量光纤光栅快速传感系统[J]. 曹品奇,许国良. 中国激光. 2016(10)
[6]改进的多原子匹配追踪算法处理FBG信号[J]. 陈勇,张玉兰,刘焕淋,杨凯. 光电子·激光. 2016(06)
[7]Simple PID Parameter Tuning Method Based on Outputs of the Closed Loop System[J]. HAN Jianda,ZHU Zhiqiang,JIANG Ziya,HE Yuqing. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2016(03)
[8]啁啾光纤布拉格光栅电流传感器[J]. 杨淑连,申晋,何建廷,盛翠霞,贾宏燕,魏芹芹. 光电子·激光. 2015(06)
[9]利用改进的稀疏表示处理FBG传感信号[J]. 陈勇,杨雪,刘焕淋,杨凯,张玉兰. 光电子.激光. 2014(10)
[10]基于压缩感知算法的光栅光谱重构及其应用特性研究[J]. 蒋善超,王静,隋青美,林蓝波,曹玉强,王正方. 光学学报. 2014(08)
博士论文
[1]机械装备状态监测的光纤光栅传感网相关理论与技术研究[D]. 张帆.武汉理工大学 2014
硕士论文
[1]基于压缩感知的OFDM系统信道估计算法研究[D]. 程以泰.天津工业大学 2017
[2]基于压缩感知理论的OFDM信道估计研究[D]. 刘伟海.华南理工大学 2016
[3]基于光纤布拉格光栅的沉降传感器研究及应用[D]. 杜磊.电子科技大学 2012
[4]一种大量程高精度FBG位移传感器设计研究[D]. 魏帅.山东科技大学 2011
[5]多通道光纤光栅传感解调系统研究[D]. 张侠.武汉理工大学 2010
[6]光纤光栅传感器应变传递特性研究[D]. 周建华.武汉理工大学 2010
[7]光纤光栅传感研究[D]. 王静.华侨大学 2004
本文编号：3135079
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