周界入侵多频信号相干检测方法与技术研究

论文摘要

周界入侵探测装置是对户外重要场所进行有效防护的一种安防系统,是安防领域的重要研究方向。以泄漏电缆作为传感器的周界入侵探测系统以其隐蔽性高、受环境影响小、适应各种地理条件等优点,较好的解决了漏报的问题,但仍没有从根本上解决误报问题。本文引入相干检测技术作为信号检测处理方法,并配合数字锁频、同步导频等关键技术,实现信号超窄带接收,从而减小系统的噪声干扰,并为减少系统的误报问题提供了一种新的可实施的解决方案。本文采取理论计算、电路仿真与实验测试相结合的方法,设计了周界入侵探测系统的电磁辐射单元、信号接收单元和相干检测与处理单元以及频率导引和相位锁定单元等硬件电路,并分析了其电路的性能。文中首先分析了周界入侵探测系统的工作原理和泄漏电缆的特性,研究了数字锁频技术。根据周界入侵探测系统的需求,确定了电磁辐射单元各部分参数指标,完成硬件电路的设计。在此基础上,深入研究了相干检测等信号处理技术,以此研制出信号接收和相干检测与处理单元。针对系统无入侵、有入侵两种情况进行了电路仿真和实验测试,进行了数据处理,并分析了所接收的相应信号。同时研制了同步导频电路,实现了将电磁辐射单元和接收单元锁定于同一振荡源的功能。最后对周界入侵探测系统各部分单元电路进行了实验测试。测试结果表明,导频电路实现电磁辐射单元和接收单元的时钟信号同步,电磁辐射单元在40MHz～55MHz频率范围内,电磁场频率稳定度优于10-5;接收单元能够对人为扰动信号进行准确的检测,并对噪声信号进行有效的抑制。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 前言
• 1 研究的目的意义
• 2 国内外研究现状和发展趋势
• 3 泄漏电缆的概况和选择
• 4 泄漏电缆周界入侵探测系统的工作原理
• 5 研究内容
• 第一章 发射机的设计
• 1.1 发射机的基本组成
• 1.2 发射机电路的设计
• 1.2.1 锁相环式频率合成器电路
• 1.2.2 环路滤波器电路
• 1.2.3 电源电路
• 1.2.4 压控振荡器电路
• 1.2.5 功率放大电路的设计
• 1.3 本章小结
• 第二章 信号接收和相干检测与处理单元的设计
• 2.1 接收机的基本组成
• 2.2 典型的接收机和性能特点
• 2.2.1 超外差式接收机
• 2.2.2 相干检测接收机
• 2.2.3 两种接收机的性能特点
• 2.3 相干检测接收机的设计
• 2.3.1 设计框图
• 2.3.2 相干检测原理
• 2.4 接收机硬件电路的设计和性能仿真研究
• 2.4.1 混频器
• 2.4.2 低通滤波器
• 2.4.3 低频放大器
• 2.4.4 模数转换电路
• 2.5 本章小结
• 第三章 导频电路的设计
• 3.1 导频电路概述
• 3.2 导频电路设计
• 3.3 本章小结
• 第四章 周界入侵探测系统单元电路的测试与分析
• 4.1 发射机电路的测试
• 4.2 接收机电路的测试
• 4.2.1 无干扰时测试分析
• 4.2.2 有干扰时测试分析
• 4.3 导频电路的测试
• 4.4 电源芯片的调试
• 4.5 各单元电路PCB 设计和具体注意事项
• 4.5.1 印制电路板的布局和布线
• 4.5.2 各单元电路抗干扰措施
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要