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适用于闭域或半闭域空间无线通信用泄漏电缆研究

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哈尔滨工程大学学报 2005年第5期26卷 672-674,692页

作者：张昕杨晓冬郭黎利张曙哈尔滨工程大学信息与通信工程学院黑龙江哈尔滨150001

以有线通信理论、无线通信理论及天线理论为核心理论体系,对适用于闭域或半闭域空间实现双工无隙通信用泄漏电缆的基本理论体系和可行性进行了定性和定量的分析与研究.给出了适用于甚高频和超高频带无线通信用泄漏电缆的基本原理和实现... 详细信息

以有线通信理论、无线通信理论及天线理论为核心理论体系,对适用于闭域或半闭域空间实现双工无隙通信用泄漏电缆的基本理论体系和可行性进行了定性和定量的分析与研究.给出了适用于甚高频和超高频带无线通信用泄漏电缆的基本原理和实现方案,详细地论述了泄漏电缆单模辐射方式的特点和实现手段.引入了泄漏电缆辐射方向、辐射损耗、传输损耗等主要特性参数的基础理论公式和数学模型,为闭域或半闭域空间实现双工无隙通信提供了一种行之有效的理论和实现方案.

关键词：闭域空间无线通信泄漏电缆

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泄漏电缆周界入侵信号检测方法研究

泄漏电缆周界入侵信号检测方法研究

作者：朱磊东北石油大学

学位级别：硕士

在对安全防范技术的要求越来越高的环境下，方便、隐蔽、迅速的周界入侵系统将发挥越来越大的作用。泄露电缆周界入侵防范技术以其系统稳定、适用环境广阔、不易受外界干扰等独特优点最大地满足了安防技术的要求，成为应用最广泛的安防... 详细信息

在对安全防范技术的要求越来越高的环境下，方便、隐蔽、迅速的周界入侵系统将发挥越来越大的作用。泄露电缆周界入侵防范技术以其系统稳定、适用环境广阔、不易受外界干扰等独特优点最大地满足了安防技术的要求，成为应用最广泛的安防技术之一。泄漏电缆周界入侵探测技术的首要任务就是优化和完善信号检测系统，但以往的检测系统入侵信号都被当成周期信号处理，无法准确表达入侵信号信息。本文主要针对泄漏电缆周界入侵信号检测系统的信号检测能力进行研究，探索最适合泄漏电缆周界入侵信号系统入侵信号特点的信号检测方法。本文介绍几种非平稳信号的典型时频分析方法，利用几种不同的时频方法对给定周期信号处理，通过处理结果对比分析得出结论。结论表明：HHT利用IMF分解的方法弥补了二次型产生交叉项的缺陷，体现了时域和频域良好的局部化性质，时频图的聚集性和分辨率都很好，准确的表达了信号的时间、幅值、频率等信息。HHT的性能优于其他几种时频分析方法，更适合入侵信号检测。从DZ-10单机多域周界入侵探测报警系统的模拟系统中提取实际入侵信号，对几种入侵信号分类分析。采用几种不同的时频分析方法对实际信号分析总结，从最后分析总结的数据处理中可以得出结论：HHT不但能够清晰表达时频信息，而且也能够表达在瞬时参数上的详细信息，具有实际的物理意义，能够实现优化泄漏电缆周界入侵信号检测的目的。

关键词：泄漏电缆周界入侵信号检测 Hilbert-huang变换

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泄漏电缆周界入侵检测系统关键技术研究

泄漏电缆周界入侵检测系统关键技术研究

作者：吴丽宁波大学

学位级别：硕士

周界入侵检测系统的作用主要是在设防区域发生人为入侵时,系统能够智能高效地发出报警信息。常用的周界入侵检测系统主要有脉冲电子围栏、主动红外、振动电缆、泄漏电缆等类型,在这些周界入侵检测系统中既能检测入侵又能进行入侵定位的... 详细信息

周界入侵检测系统的作用主要是在设防区域发生人为入侵时,系统能够智能高效地发出报警信息。常用的周界入侵检测系统主要有脉冲电子围栏、主动红外、振动电缆、泄漏电缆等类型,在这些周界入侵检测系统中既能检测入侵又能进行入侵定位的系统主要是泄漏电缆周界入侵检测系统。此外,该系统还具有隐蔽性好、安装不受复杂地形影响等优势。所以,泄漏电缆周界入侵检测系统成为周界入侵检测系统的研究热点。本文所设计的泄漏电缆周界入侵检测系统主要是在数字域展开研究。首先分析了泄漏电缆结构和信号传输方式特性,从而给出本系统所使用的泄漏电缆类型。并且通过对定位技术和信号检测方法的分析,提出泄漏电缆周界入侵检测系统结构模型。其次针对系统的抗干扰性,提出了二相编码调制技术,并且详细介绍了发射信号的设计方案。其中通过分析M序列和巴克码序列的性质,给出了Golay码编码的方法,并结合泄漏电缆的自身特性,选取合适的载波信号频率。针对系统的定位问题,提出了相关累加测距算法,并且详细介绍了接收信号的处理方案。然后通过使用Matlab工具进行系统建模和仿真,验证发射和接收方案的可行性。并在FPGA平台上实现了系统的发射和接收,利用QuartusⅡ和Modelsim等工具对工程进行时序仿真验证,完成原理图的布局布线。其中发射系统包括基带编码模块、调制模块和载波模块,接收系统包括同步模块、数字下变频模块、相关处理模块和存储传输模块。最后搭建了泄漏电缆周界入侵检测系统硬件实验平台进行测试,测试结果表明:采用带宽为10.4MHz、中心频率为31.25MHz的信号作为系统的发射信号,在两根泄漏电缆之间的距离为1.2米左右时,系统能够及时准确地检测到人为入侵且其定位精度可达1米,同时该系统能够连续稳定地工作,误报率和漏报率均较低。

关键词：泄漏电缆 Golay码信号检测定位相关累加法

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泄漏电缆导波雷达与宽带射频收发机芯片设计

泄漏电缆导波雷达与宽带射频收发机芯片设计

作者：陶勇浙江大学

学位级别：硕士

泄漏电缆导波雷达是一种以埋在地下的泄漏电缆作为传感器的雷达,起源于上世纪70年代。近些年来,随着雷达信号处理技术尤其是超宽带技术的发展,泄漏电缆导波雷达在安防领域的应用日益扩大。相比于其他类型的周界入侵探测系统,泄漏电缆导... 详细信息

泄漏电缆导波雷达是一种以埋在地下的泄漏电缆作为传感器的雷达,起源于上世纪70年代。近些年来,随着雷达信号处理技术尤其是超宽带技术的发展,泄漏电缆导波雷达在安防领域的应用日益扩大。相比于其他类型的周界入侵探测系统,泄漏电缆导波雷达有着隐蔽性好、误报率低、无盲区、定位精度高等优点,因而成为当前周界入侵探测系统发展的热点。论文介绍了泄漏电缆导波雷达技术的研究背景以及研究现状,然后对泄漏电缆导波雷达系统的相关原理做了介绍,给出了一种零中频结构的系统实现方案。接着就该系统的软硬件设计进行了介绍,硬件设计包括模拟收发前端和数字基带部分电路设计,软件设计主要是FPGA内部的信号调制和解调。论文设计并实现了载波频率为40MHz的泄漏电缆导波雷达系统。在下一代的无线接入网中,泄漏电缆因其极大的带宽而拥有巨大的应用前景。远程天线、无线定位和空间选择传输等都是泄漏电缆很有潜力的领域。论文基于中芯国际0.18um CMOS工艺设计了一款宽带射频收发芯片,可以应用于泄漏电缆搭建的无线网络。同时,这款芯片也可以应用于无线传感领域,例如非接触式生命探测、微波测距等。

关键词：泄漏电缆收发机噪声系数线性度镜像抑制度

泄漏电缆导波雷达高精度定位信号处理方法研究

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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

作者：罗志瑛东北石油大学

学位级别：硕士

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... 详细信息

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。

关键词：泄漏电缆导波雷达周界入侵检测精确定位二相编码调制

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基于泄漏电缆的周界入侵探测系统设计

上海理工大学学报 2018年第1期40卷 46-50页

作者：于慧洁李建杰凌小峰梁晨刘源上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093 华东理工大学信息科学与工程学院上海200237

针对传统周界入侵探测系统存在的定位精度不高及误报漏报率高等问题,设计了一种基于泄漏电缆的新型周界入侵探测系统.根据入侵探测系统的功能需求,将两根经特殊设计的泄漏电缆埋地安装,然后利用现场可编程门阵列实现泄漏电缆中信号的发... 详细信息

针对传统周界入侵探测系统存在的定位精度不高及误报漏报率高等问题,设计了一种基于泄漏电缆的新型周界入侵探测系统.根据入侵探测系统的功能需求,将两根经特殊设计的泄漏电缆埋地安装,然后利用现场可编程门阵列实现泄漏电缆中信号的发送和处理,其泄漏的电磁场形成一堵无形的防护区,最后通过自行开发的测试软件实现泄漏电缆远程自动探测流程.实验结果表明,该基于泄漏电缆的入侵探测系统对入侵的定位精度实测达到了5m,具有全隐藏安装、准确定位入侵位置及误报漏报率低等优点.

关键词：周界入侵探测泄漏电缆现场可编程门阵列定位精度

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泄漏电缆周界入侵检测算法研究

泄漏电缆周界入侵检测算法研究

作者：刘春宁波大学

学位级别：硕士

周界入侵检测系统是一种对安防区域进行防护,及时并准确地检测入侵并报告入侵发生位置的系统。传统的周界安防系统如振动电缆报警系统、视频监控系统、电子围栏等存在定位精度低、误报率高、易受环境影响等不足,而基于泄漏电缆传感器的... 详细信息

周界入侵检测系统是一种对安防区域进行防护,及时并准确地检测入侵并报告入侵发生位置的系统。传统的周界安防系统如振动电缆报警系统、视频监控系统、电子围栏等存在定位精度低、误报率高、易受环境影响等不足,而基于泄漏电缆传感器的入侵检测系统以其误报率低、隐蔽性强、受环境影响小、不受地形限制等优点,广泛应用于军事基地、机场、监狱、等对安全性要求高的场所。本文首先对泄漏电缆安防系统中的泄漏电缆传感器进行了研究,分析了不同种类的泄漏电缆的特点及应用领域。针对通信系统和入侵检测系统不能共用同一类型泄漏电缆的问题,提出了一种基于通信用途的辐射型泄漏电缆入侵扰动检测系统,并且并搭建了硬件测试平台,实验结果表明该类型泄漏电缆具备有效感知入侵扰动的能力。在验证了辐射型泄漏电缆用于安防领域的可行性之后,为了解决当前泄漏电缆安防系统缺乏定位能力或者定位精度不高问题,本文提出了基于格雷码自相关技术的入侵目标定位原理,并在此基础上进行了系统建模与仿真验证了原理的正确性,然后搭建了入侵检测定位原型系统,通过实验验证了系统能够准确检测入侵扰动的同时还具备初步的定位能力。泄漏电缆周界安防系统整体性能的关键指标主要是系统的误报、漏报率和定位精度,所以本文在深入研究泄漏电缆检测定位算法基础上并结合人工智能技术,基于模式识别中的支持向量机设计了一套泄漏电缆周界数字信号处理流程,通过各种干扰信号和防区各个子距离段的入侵信号构建分类模型,降低了系统的误报率。最后,针对支持向量机在处理多分类问题的局限性和充分考虑了入侵信号的时域特征,引入了深度学习中的循环神经网络用于精确定位算法,经过外场测试算法具有极高的定位精度和较低的误报、漏报率。

关键词：泄漏电缆入侵检测定位算法深度学习

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泄漏电缆在各种介质条件下电磁场分布研究

泄漏电缆在各种介质条件下电磁场分布研究

作者：孙秀霞大庆石油学院

学位级别：硕士

泄漏电缆周界入侵探测系统是近几年来发展起来的一种室外周界防护系统,它适用于对大范围或地形复杂的重要区域进行周界防范,具有隐蔽性高、受环境影响小、无漏报、误报率低以及可适应任何地形条件等特点。此系统主要利用泄漏电缆兼有传... 详细信息

泄漏电缆周界入侵探测系统是近几年来发展起来的一种室外周界防护系统,它适用于对大范围或地形复杂的重要区域进行周界防范,具有隐蔽性高、受环境影响小、无漏报、误报率低以及可适应任何地形条件等特点。此系统主要利用泄漏电缆兼有传输线和发射天线的特性,当有人跨越处于工作状态的泄漏电缆时可检测到电磁信号的变化,从而实现探测报警。国内外已有许多学者开展了泄漏电缆空间场分布特性的研究,这些研究主要是针对泄漏电缆的设计和在通信系统中的应用而进行的,而针对泄漏电缆在周界防护系统中的应用而对其场分布特性进行研究,尚未见有关报道。本文针对在周界入侵探测系统中较常用的SLYWV-75-10型泄漏电缆,首先采用时域有限差分方法(FDTD)对泄漏电缆电磁场分布进行分析,应用XFDTD软件对其进行计算,得出三种不同介质条件下,泄漏电缆空间电磁场分布图;其次,在两种不同介质条件下,实际测量泄漏电缆轴向、径向的电磁场分布,将测量得到的数据进行曲线拟合,得出电缆电磁场分布曲线;最后,将测量所得结果与仿真计算结果进行对比,可以得出如下结果: (1)在近场中,泄漏电缆的辐射电场在径向上具有方向性。在远场中,电场的强度在圆周方向趋于均匀,近似于圆形;(2)介质相对介电常数的大小直接影响到泄漏电缆辐射信号的衰减程度,介质的相对介电常数越大,辐射信号在其中的衰减速度越快,可传输的距离越短。径向场以指数规律衰减,轴向场以直线规律衰减;(3)在信号源的辐射强度为50dBμV的条件下,对泄漏电缆在两种介质(空气和土壤)条件下电磁场分布进行测量,结果表明,在径向上,大约在6m左右场强值衰减至几乎为零;轴向上,由于介质的相对介电常数不同,泄漏电缆的最大警戒范围也不同,在空气中大约为90m,在土壤中大约为12m;(4)对比实测结果与仿真结果,可以得出,在上述介质条件下泄漏电缆的电磁场分布特性基本吻合。本文所做的研究对周界安全防护系统中泄漏电缆的布置和应用具有重要的指导意义。

关键词：泄漏电缆时域有限差分法周界入侵 XFDTD

隧道环境单根泄漏电缆MIMO系统的性能测量

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上海大学学报（自然科学版） 2019年第2期25卷 171-179页

作者：匡震尹晓宇武艺鸣郑国莘上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室上海200444

通常多输入多输出(multiple-input multiple-output, MIMO)系统需要两根以上泄漏电缆来传输不同信息流.研究隧道环境下单根泄漏电缆双向馈入构成2×2 MIMO系统的性能.测量结果发现,单根泄漏电缆MIMO系统的容量与双根泄漏电缆构成的MIMO... 详细信息

通常多输入多输出(multiple-input multiple-output, MIMO)系统需要两根以上泄漏电缆来传输不同信息流.研究隧道环境下单根泄漏电缆双向馈入构成2×2 MIMO系统的性能.测量结果发现,单根泄漏电缆MIMO系统的容量与双根泄漏电缆构成的MIMO系统接近,明显优于单输入单输出(single-input single-output, SISO)系统.研究结果可为轨道交通系统LTE-M通信专网设计提供参考.

关键词：泄漏电缆地铁长期演进系统多输入多输出信道容量通信系统

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