助航灯光巡检监控系统关键技术研究

论文摘要

助航灯光巡检监控系统的使用能够实现对机场助航灯光的自动巡检,大大提高了巡检效率。但自动巡检监控系统在机场使用时不可避免地出现了一些问题,比如信号传输不准确、检测功能单一等等。在充分研究监控系统工作原理的基础上对其进行改进和创新,对提高灯光监控系统的可靠性,增强机场地面保障能力,保证飞机进近和着陆安全具有十分重要的意义。本文首先分析了助航灯光巡检监控系统的基本原理,针对系统本身的特点以及采用双向工频通信技术来实现信号传输的特殊性,着重研究了上行信号传输的信道特性。隔离变压器是影响信号传输的关键环节,为此本文对单相变压器进行了建模;把实验测定的变压器参数代入仿真系统,证实了信号传输信道具有带通滤波特性。以此为基础,建立灯光回路仿真系统模型,观察信号传输的效果。通过选取最佳信号调制参数,优化了信号调制功率。此外,论文中还充分考虑到现场其它可能影响信号传递的因素并将其加入仿真系统中,分析并验证这些因素对信号传输的影响程度,从而得到了影响信号可靠传输的干扰因子,这对实际的工程应用具有重要的参考价值。在充分研究助航灯光巡检监控系统信号传输原理的基础上,介绍了监控系统中上行信号解调电路的软硬件设计。通过电路优化设计和软件程序设计,确保信号准确解调,进一步提高了系统的可靠性。最后,又提出了一种全新的灯位状态巡检方式,即脉冲耦合神经网络(PCNN)与数学形态学相结合用于灯光状态图像的处理技术。该方案将现场采集的多组灯位工作状态图像数据信息通过无线通信方式上传至上位计算机进行识别处理,可实现对灯坏、灯暗等故障的检测,尤其适合对进近助航灯位的故障检测。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 助航灯光巡检监控系统发展状况
• 1.2.1 助航灯光巡检监控系统概述
• 1.2.2 国内外研究现状
• 1.3 论文研究的主要内容及结构安排
• 1.3.1 主要内容
• 1.3.2 结构安排
• 第二章 巡检监控系统上行信号传输的信道特性研究
• 2.1 上行信号传输信道的基本构成
• 2.2 单向双绕组变压器的建模
• 2.2.1 变压器的等效电路模型
• 2.2.2 变压器的参数测定
• 2.2.3 变压器的特性分析
• 2.3 上行信号跨变压器传输仿真模型的建立
• 2.3.1 灯光主回路仿真模型的基本组成
• 2.3.2 灯光主回路仿真模型的参数设置
• 2.3.3 仿真结果分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 上行信号调制功率优化及影响信号传输的因素分析
• 3.1 工频载波通信信号调制的实现
• 3.1.1 信号调制的基本原理
• 3.1.2 信号调制位置的选取
• 3.2 信号调制功率的优化
• 3.2.1 调制参数的取值计算
• 3.2.2 调制参数的优化组合
• 3.2.3 灯光等级与调制时间的选定
• 3.3 影响信号可靠传输的的因素分析
• 3.3.1 灯位支路分流对信号的影响
• 3.3.2 单点及多点接地故障分析
• 3.3.3 监控系统对不同灯光回路的适应性研究
• 3.4 本章小结
• 第四章 上位监控系统信号解调模块设计
• 4.1 上行信号解调模块的硬件设计
• 4.1.1 解调电路的基本组成
• 4.1.2 信号调理电路设计
• 4.1.3 数据采集电路设计
• 4.2 上行信号解调模块的软件设计
• 4.2.1 上行信号解调程序设计
• 4.2.2 软件抗干扰设计
• 4.3 实验结果分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于PCNN与形态学相结合的助航灯位工作状态识别
• 5.1 PCNN发展概况
• 5.2 PCNN的基本原理
• 5.2.1 PCNN的基本模型
• 5.2.2 PCNN的改进模型
• 5.3 PCNN与数学形态学相结合用于灯光图像的处理
• 5.3.1 灯光图像采集系统的设计方案
• 5.3.2 灯光状态图像识别的基本思想
• 5.3.3 灯光状态图像的识别算法
• 5.3.4 仿真结果分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 作者简介