【摘 要】
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地震动监测技术主要通过震动传感器感应运动物体激发的地震波,分析和判别其所在区域位置,由其构成的地面入侵监测系统可以在不需要额外辅助设备的情况下,实现全天候工作,不受视线和能见度的限制,具有隐蔽性强、不易被不法分子发现等优点。基于地震波的地面入侵监测系统广泛应用于作战区域、边防周界和训练靶场等重要国防军事应用,在机场、银行、监狱、古建筑,包括私人住宅等民用领域也有广泛的应用前景。本文设计一套可应用于
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地震动监测技术主要通过震动传感器感应运动物体激发的地震波,分析和判别其所在区域位置,由其构成的地面入侵监测系统可以在不需要额外辅助设备的情况下,实现全天候工作,不受视线和能见度的限制,具有隐蔽性强、不易被不法分子发现等优点。基于地震波的地面入侵监测系统广泛应用于作战区域、边防周界和训练靶场等重要国防军事应用,在机场、银行、监狱、古建筑,包括私人住宅等民用领域也有广泛的应用前景。本文设计一套可应用于地面入侵监测的有缆地震仪,每个采集节点以ARM处理器为核心,结合FPGA及24位A/D技术实现了单站8通道采集能力,且具有金属外壳,适用于长期地下埋置。经测试其噪声水平、正弦一致性、共模抑制比等核心指标均能满足地面入侵监测系统的数据采集需求。本文基于实时数据传输、处理及入侵轨迹监测的应用需求,设计并开发了一套上位机软件管理系统,并为其制定了数据传输及命令交互的通讯协议,能够实现对网络中多台地震仪的分布式管理,集成的初至拾取和震动定位等数据处理模块,可实现图形化震动目标的入侵定位监测,并支持联动预警。入侵目标定位的核心为初至拾取算法与震动定位算法,从STA/LTA、AIC、遗传算法和互相关四种初至拾取算法入手,对算法原理进行分析,确定使用互相关算法对各道到时差进行计算。本文提出了基于分块的地面震动快速定位算法进降低运算量,提高数据处理效率。同时,为了提高定位精度,进一步对TDOA算法进行研究,采用Chan算法与Taylor算法联合对定位方程进行求解。为解决分块算法及TDOA算法的边界问题,提出了基于面积计算的地面震动区域判别算法。最终确定XCORR-TDOA定位算法,集成入系统,以实现数据的回收与解析、围界内外的判别、初至拾取、目标定位以及轨迹追踪。仿真分析和野外实测实验结果表明,本文设计的地面入侵监测系统可达成对目标区域的持续监测,能够实现目标的定位及轨迹追踪,具有一定应用价值和市场前景。
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