[發(fā)明專利]基于光纖水聲傳感器陣列的內(nèi)河航道實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410681597.0
• 申請(qǐng)日: 2014-11-24
• 公開（公告）號(hào): CN104408973A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳靖峰;耿軍平;梁仙靈;金榮洪;段陸洋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G08G3/00
• 分類號(hào): G08G3/00;G08C23/02;G08C23/06
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中;劉翠

1.一種基于光纖水聲傳感器陣列的內(nèi)河航道實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：包括至少兩條光纖水聲傳感器陣列、光電轉(zhuǎn)換模塊和信號(hào)處理模塊，其中，每一條光纖水聲傳感器陣列均包括多個(gè)光纖水聲傳感器單元和一條通信光纜，光纖水聲傳感器單元接收河道中船只聲場信號(hào)后轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，通過通信光纜傳輸至岸上光電轉(zhuǎn)換模塊內(nèi)基站內(nèi)的端機(jī)中；光電轉(zhuǎn)換模塊包括光前置放大器、光功率放大器、光電轉(zhuǎn)換器和信號(hào)采集卡，通信光纜傳輸進(jìn)來的光信號(hào)依次經(jīng)過光前置放大器和光功率放大器后輸入光電轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后通過信號(hào)采集卡采集并解調(diào)，最后通過端機(jī)將解調(diào)后的信號(hào)通過同軸電纜傳輸至信號(hào)處理模塊，由信號(hào)處理模塊執(zhí)行監(jiān)測方法實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)河河道船只指標(biāo)的監(jiān)測。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖水聲傳感器陣列的內(nèi)河航道實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述光纖水聲傳感器陣列為兩條，兩條光纖水聲傳感器陣列分別布設(shè)在河床并垂直于河道，其中每一條陣列分別設(shè)有八個(gè)光纖水聲傳感器單元。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖水聲傳感器陣列的內(nèi)河航道實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述信號(hào)處理模塊的監(jiān)測方法在計(jì)算機(jī)或信號(hào)處理控制板上執(zhí)行。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖水聲傳感器陣列的內(nèi)河航道實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述船只指標(biāo)包括流量、位置、航向及航速。

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的基于光纖水聲傳感器陣列的內(nèi)河航道實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述信號(hào)處理模塊執(zhí)行的監(jiān)測方法，包括如下步驟：

步驟1，提取輸入信號(hào)并校準(zhǔn)光纖水聲傳感器陣列；

步驟2，對(duì)輸入信號(hào)的峰值點(diǎn)進(jìn)行判決；

步驟3，動(dòng)態(tài)特征頻點(diǎn)提取；

步驟4，根據(jù)步驟3中提取的動(dòng)態(tài)特征頻點(diǎn)進(jìn)行靜態(tài)特征頻點(diǎn)提取；

步驟5，相關(guān)峰值點(diǎn)元胞提取；

步驟6，對(duì)比度計(jì)算；

步驟7，船只數(shù)量、位置判斷；

步驟8，船只航向、航速判斷。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于光纖水聲傳感器陣列的內(nèi)河航道實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述步驟1具體為，提取輸入的陣列信號(hào)，通過各個(gè)陣元間信號(hào)幅值間縱向?qū)Ρ群兔總€(gè)陣元與初始設(shè)置值之間橫向?qū)Ρ龋?zhǔn)陣列接收信號(hào)幅值。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于光纖水聲傳感器陣列的內(nèi)河航道實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述步驟2具體為，利用擬合方法去除信號(hào)中趨勢項(xiàng)，將輸入信號(hào)進(jìn)行帶通濾波，取出聲壓級(jí)的峰值點(diǎn)，設(shè)定不同閾值剔除掉毛刺噪聲和不符合要求的峰值點(diǎn)。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于光纖水聲傳感器陣列的內(nèi)河航道實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述步驟3和步驟4具體為，當(dāng)在某時(shí)刻步驟2判決該時(shí)刻為峰值點(diǎn)時(shí)，提取該峰值點(diǎn)時(shí)刻前后各10秒為一個(gè)時(shí)間段，加入滑動(dòng)窗函數(shù)做快速傅氏變換提取動(dòng)態(tài)特征頻點(diǎn)并存入動(dòng)態(tài)特征頻點(diǎn)矩陣；設(shè)定門閾值，提取動(dòng)態(tài)特征頻點(diǎn)矩陣中出現(xiàn)次數(shù)和能量值超過門閾值的特征頻點(diǎn)作為靜態(tài)特征頻點(diǎn)，存入靜態(tài)特征頻點(diǎn)矩陣。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于光纖水聲傳感器陣列的內(nèi)河航道實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述步驟5具體為，光纖水聲傳感器陣列中任一光纖水聲傳感器單元在某時(shí)刻判決出現(xiàn)峰值點(diǎn)時(shí)，以該時(shí)刻為臨時(shí)時(shí)間基準(zhǔn)點(diǎn)，提取其后一段時(shí)間內(nèi)所有光纖水聲傳感器單元判決出的峰值點(diǎn)，并存入相關(guān)峰值點(diǎn)元胞。

10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于光纖水聲傳感器陣列的內(nèi)河航道實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述步驟6、步驟7和步驟8具體為，對(duì)相關(guān)峰值點(diǎn)元胞中峰值點(diǎn)對(duì)應(yīng)的靜態(tài)特征頻點(diǎn)矩陣兩兩之間進(jìn)行相似度判斷，完成對(duì)比度計(jì)算，根據(jù)其每個(gè)峰值點(diǎn)之間相似度的判決值，對(duì)步驟2中判別為峰值點(diǎn)的時(shí)刻河道上船只的數(shù)量和位置進(jìn)行判定，同時(shí)依據(jù)所判定位置和對(duì)應(yīng)的靜態(tài)特征頻點(diǎn)矩陣，判定航向和航速。