分布式光纤传感网路的数据处理及定位系统设计

发布时间：2017-07-30 19:13

  本文关键词：分布式光纤传感网路的数据处理及定位系统设计

  更多相关文章： 分布式光纤传感网络 过零率 三阶统计量 自适应滤波时延估计

【摘要】：随着社会经济的快速发展,石油、天然气管道、各种通信线缆、居民小区及边境安防等设施的安全监测问题已成为社会研究热点。由于非法施工、自然灾害及人为破坏等因素引发的管道泄漏、高压线盗取和非法入侵等恶劣事件,给国家和人民经济财产造成重大损失,并进一步对生命安全和生存环境带来巨大威胁。因此,针对各种危及电缆、管道安全及安防系统中非法入侵行为的及时发现和有效定位具有重要研究价值及实际意义。本文将小波包去噪算法、短时过零率及基于三阶统计量的自适应滤波时延估计的定位算法应用于分布式光纤传感网络定位系统,取得较好的实验效果。本文在对分布光纤传感网络数据处理进行详细讨论的基础上,主要完成以下几方面工作：(1)在对分布式光纤传感网络定位系统深入阐述的基础上,深入分析了基于小波包的去噪算法对光纤传感定位系统中的攀爬等非平稳信号进行去噪,在有效去除噪声的同时保留了光纤传感网络数据中的扰动信息特征,效果较好。(2)在定位过程中对有效数据段的选取是很重要的一个过程。本文选择语音信号处理中的“过零率”作为选择有效数据段的特征物理量,不仅较准确地反映了信号的频率特性,而且有计算方法简单、计算量小等优势,也减少了数据处理的时间,同时还提高了定位的准确度。(3)当信噪比较低、两路信号中噪声彼此相关时,互相关定位算法误差较大。本文把对高斯噪声有抑制作用的三阶统计量和不需要噪声统计先验知识的自适应滤波时延估计算法相结合,应用于光纤传感网络数据的定位,可有效提高定位精度和准确度,经实验验证,效果良好。(4)基于LabVIEW和Matlab软件平台,设计并完成了多个功能模块的程序编写及算法仿真,为分布式光纤传感网络定位系统的进一步完善,提供了技术支持及软件基础。
【关键词】：分布式光纤传感网络 过零率 三阶统计量 自适应滤波时延估计
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 项目研究背景和意义10-11
• 1.2 分布式光纤传感器的发展11-13
• 1.3 特征提取及数据筛选的意义13
• 1.4 时延估计定位算法13-14
• 1.5 本文的主要内容及研究意义14-16
• 第2章 分布式光纤传感网络系统结构与定位原理16-23
• 2.1 分布式光纤传感网络系统的结构16-17
• 2.2 M-Z干涉仪传感系统17-22
• 2.2.1 M-Z光纤传感器原理17-20
• 2.2.2 基于双M-Z干涉仪的定位原理20-22
• 2.3 本章小结22-23
• 第3章 基于小波分析的信号去噪23-42
• 3.1 小波去噪算法概述23-24
• 3.2 小波分析原理24-25
• 3.3 小波去噪参数的选择25-27
• 3.3.1 小波基的选择25-26
• 3.3.2 小波分解层数选择26-27
• 3.3.3 阈值的选取27
• 3.4 小波分析的去噪27-31
• 3.4.1 小波去噪和小波包去噪27-29
• 3.4.2 小波包分解和小波包去噪29-31
• 3.5 实验结果及分析31-41
• 3.6 本章小结41-42
• 第4章 信号的特征数据提取42-53
• 4.1 特征数据提取42-43
• 4.2 短时平均过零率算法43-45
• 4.3 实验结果及分析45-51
• 4.3.1 噪声门限delta值分析46-50
• 4.3.2 定位结果50-51
• 4.4 本章小结51-53
• 第5章 分布式光纤传感网络的定位算法53-68
• 5.1 时延估计算法介绍53-55
• 5.2 三阶累积量概述55-57
• 5.3 自适应滤波器的时延估计算法57-62
• 5.4 基于三阶累积量的自适应滤波时延估计定位算法62-63
• 5.5 实验结果及分析63-67
• 5.6 本章小结67-68
• 第6章 基于LabVIEW的定位系统设计68-80
• 6.1 系统的模块划分69-70
• 6.2 系统模块的设计70-78
• 6.2.1 系统主界面设计70-74
• 6.2.2 数据读取的模块设计74-75
• 6.2.3 小波包去噪的模块设计75-76
• 6.2.4 特征提取的模块设计76-77
• 6.2.5 LMSTDE的模块设计77-78
• 6.2.6 时延定位的模块设计78
• 6.3 实验结果和分析78-79
• 6.4 本章小结79-80
• 总结80-81
• 参考文献81-84
• 致谢84-85
• 作者简介85

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本文编号：595746