目标环境探测识别.ppt

地震波传播理论基础
地震波的分类
第三章地震动探测技术
地震波
体波
面波
纵波
横波
瑞雷波
乐夫波
传播方向与质点振动方向一致
传播方向与质点振动方向垂直
沿自由表面传播时,轨迹呈逆进椭圆
垂直于波的传播方向且平行于界面
在地球介质内独立传播
在一定条件下形成相长干涉并叠加产生
信号分析
对地震动信号进行变换处理,从中提取出反映目标本质属性的特征信息。
任务:
方法:
时域、频域或时频特征分析与识别。
1、过零分析
对确定时间段内的时域信号将其幅值与设定阈值比较,计算信号正向越过或负向越过阈值的次数。信号的过零数与信号的采样率有一定关系,在一定采样率下,若信号是频率为f的正弦信号,则其过零数为:


人员行走信号时域图
轮式车行驶信号时域图
根据某一标准设定一门限值时,脚步信号的过零点数远低于车辆的过零点数。
优点:
不采用绝对值和实际零点,能够适应较多地质条件,且具有一定的抗干扰能力;与频谱分析比较它计算量小,算法简单,易实现,而且硬件成本低。

信号的时域分析是最常用的信号分析手段,用示波器、万用表等普通仪器直接显示信号波形,读取特征参数。
周期T,频率f=1/T
峰值P,双峰值Pp-p
t
A
T
P
Pp-p
2、时域分析

均值
均值E[x(t)]表示集合平均值或数学期望值。
0
A
t
均值:反映了信号变化的中心趋势,也称之为直流分量。

均方值
工程测量中仪器的表头示值就是信号的有效值。
信号的均方值E[x2(t)],表达了信号的强度;其正平方根值,又称为有效值(RMS),也是信号平均能量的一种表达。

方差
方差:反映了信号绕均值的波动程度。
信号x(t)的方差定义为:
大方差
小方差
几何截断定距(三角定距法)
1、原理
将4~6组激光发射器和接收器在弹体周向均匀排列形成360°的发射接受视场。安装时发射器与接受器存在一定倾角,这样使发射视场与接受视场在前方某一区域重合,发射光束轴线与接受光束轴线交与一点,其底边高即为作用距离。

目标作用区
接收视场
由于半导体激光器发出激光通常具有较大的束散角,所以采用凸透镜或透镜组对激光器发出的激光进行准直,并采用柱镜或反射光锥在弹体径向进行扩束。
2、组成
发射光学系统
接受光学系统
将目标发射光能量收集并聚到光电探测器上。一般单个透镜,并将光电探测器放在透镜焦平面上。
系统的半场视角为:
系统立体角为:

接收的回波功率由激光引信的距离方程可知:
d—光电探测器直径;f—透镜焦距;Ad—光敏面积;
注:接收视场的大小与光敏面积及光学透镜的焦距有关,获得尽可能大的接收视场必须选用光敏面积大的探测器及减小光学镜头焦距。
Pr—接收功率;Pt—发射功率;ηt—发射光学系统效率; ηr—接收光学系统效率;K(R)—发射视场与接收视场部分重合造成的衰减;ρ—目标发射率;σ—大气衰减系数;R—激光器到目标的距离;Ar—接收光学系统的孔径面积;