煤矿井下R-OTDR光纤EEMDMAF去噪算法研究

针对煤矿井下管道存在的潜在瓦斯泄露、粉尘爆炸等问题,提出了基于Ｒ-OTDＲ( Ｒaman Optical Time Domain Ｒeflectometry) 分布式光纤温度传感器的管道安全监测方法,分析了Ｒ-OTDＲ 光纤的技术原理。对于采集过程中温度信号噪声干扰问题,分别采用滑动平均滤波和EEMD( Ensemble Empirical Mode Decomposition) 两种方法进行去噪。仿真结果表明,单独使用两种方法都不能得到最优的去噪结果。将融合滑动平均滤波及EEMD去噪算法,并采用3 个指标用于效果判定。实验结果表明: 先滑动平均再EEMD 能有效去除信号中的干扰噪声,极大地提高了信噪比和系统测量精度,相比传统算法而言,系统传感效率更高。     

基于矿井下含分支节点的CAN总线优先权分配

为了解决CAN总线在矿井下覆盖面积和实时通信的问题，对CAN总线的协议进行了修改，采用了节点分支的方法，扩大了覆盖面积；在传输的帧中加入体现优先权的仲裁字段，根据煤矿监控节点的多少采用静态或动态优先权分配机制，解决了冲突问题。实践证明，该种方法在保证了实时通信的同时，覆盖面积扩大了10倍以上。因此，该系统能够适用不同类型煤矿的井下监控任务。     

矿井下CAN总线节点地址的设计

针对矿井监控系统网络存在的传输速率较低问题，提出了无主式CAN总线网络结构。为了扩大CAN的网络覆盖面，采用了节点分支的方法，并对节点分支的系统地址和节点分支内地址作了详细的说明。实践证明，该种方法既增大了网络覆盖面积，又能够满足矿井监控系统实时传输的要求。     

非对称数字网络的原理及应用

详细论述了基于双绞铜线的非对称数字用户线(ADSL)技术原理,并通过结构图介绍了ADSL具体应用方式,最后指出了ADSL网络技术的不足,提出了新的非对称网络技术VDSL。     

基于UAF元模型的战区联合作战精确保障体系构建方法

针对当前战区联合作战精确保障复杂体系的系统化建设需求及研究空白,结合最新发布的统一结构框架(unified architecture framework, UAF)方法特点,在分析精确保障体系构建机理及概念数据模型的基础上,遴选并扩充能够满足体系概念构想层、逻辑运行层和物理实现层需求的视角模型。然后,通过对UAF相关元模型(domain metamodel, DMM)“裁剪+修改+融合”的方法构建各层次DMM。最后,提取并分析关键概念、关系达到对模型的统一认知,为精确保障体系模型设计构建及数据采集提供完整方法依据。     

基于井下UWB通信的奇异点降噪性能

针对井下环境电磁骚扰严重,而传统低通滤波方法仅能去除带外噪声的情况,考虑井下噪声以白噪声和较宽频带火花干扰为主的特点,采用小波变换奇异点的模极大值方法对带内噪声进行再滤波研究。仿真结果表明,对于井下中低信噪比环境,该方法能够有效地保留发射信号的奇异点信息,且降噪效果明显。     

矿井下分布式光纤定位精度及感测距离研究

煤矿井下分布式光纤定位系统通常采用双Mach-Zehnder 干涉仪分布式光纤振动传感技术,针对该技术存在感测距离短、系统空间分辨率低等问题,采用两个分布反馈( DFB: Distributed Feedback) 激光束和密集波分复用( DWDM: Dense Wavelength Division Multiplexing) 的非对称双Mach-Zehnder 干涉仪的分布式光纤振动传感技术,通过奇异值分解( SVD: Singular Value Decomposition) 算法进行降噪处理,并提出基于SVD 的互相关时延算法。实验证明,该算法能有效提高定位精度和感测距离,当感测距离为61 km 时,定位误差为51． 2 m。当矿井灾难发生时,能对被困人员精准定位,保障了有效救援时间。     

基于光纤环衰荡腔的甲烷传感系统

为测量甲烷气体浓度,设计基于光谱吸收原理测量气体浓度的传感系统。该系统利用光纤环衰荡腔代替传统的光学腔,使光源产生的光脉冲信号在光纤环中多次循环吸收,延长了吸收路径,从而大大缩短了气室长度。利用该系统对甲烷气体浓度进行测量,对测量结果的参数进行分析,并通过实验仿真得到甲烷气体浓度与光脉冲信号衰荡时间的关系。结果表明:实验结果与理论相符,证明所设计系统正确可靠。     

超宽带在煤矿井下穿透障碍物杂波信号的抑制方法

传统的奇异值分解、主成分分析、独立成分分析等谱分析方法很难分离目标信号和杂波信号。根据煤矿井下杂波信号起伏较大的特点,利用经验模态分解与参考独立分量分析(ICAR)联合抑制超宽带在煤矿井下穿透障碍物杂波信号。仿真结果表明:改进的ICA-R方法抑制杂波效果显著,分离出的目标回波幅度得到提高,消除了杂波区域中起伏信号的影响。该方法可以抑制杂波对目标信号的影响,有效地分离出目标信号。     

软硬件协同设计中模拟退火划分算法的改进

针对传统软硬件划分算法对硬件资源的使用效率考虑不足的问题,提出改进的模拟退火划分算法。该算法对成本函数中的执行时间和面积使用提供附加权、减少权值的动态加权策略,并考虑了一个移动的性能改变对系统面积的影响。实验表明,改进的模拟退火划分算法收敛速度快,得到的解更优,保证了系统硬件资源的有效利用。