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基于反相双峰指数模型的微弱瞬态极低频信号的估计与检测被引量：66: 2015年; 在铁磁管道环境下,同频窄带噪声中的微弱瞬态极低频信号的估计与检测问题是管道机器人跟踪定位中最为重要的科学问题之一。为实现窄带噪声中的微弱瞬态信号的有效检测,分析了接收线圈在不同空间姿态下的信号特点,针对信号与窄带噪声相位上的区别以及信号包络的形态,建立了相位反相的双峰指数函数数学模型;应用非线性最小二乘估计,实现了该数学模型和真实信号之间的拟合;通过仿真和实验验证了该数学模型与真实信号的高度匹配性,并应用蒙特卡洛仿真分析了该模型参数估计的性能;使用所建立的数学模型,构建了平均功率检测器和瞬时最大功率检测器,通过分析比较极低频发射机在不同移动速度和接收信噪比条件下的检测性能,得出了两种检测器的特点和适用范围,并指出在现有工程背景下平均功率检测器的优势。实验证明,相位反相信息对同频窄带噪声中的信号检测非常重要,平均功率检测器在低信噪比条件下的检测性能良好。在信噪比为0.05 d B、虚警概率设为1%时,该检测器的检测概率达98.8%。; 郭静波谭博蔡雄

油气管道检测用极低频磁信号收发系统的实验研究被引量：7: 2014年; 为保证油气管道的安全可靠运行,需定期使用智能机器人对油气管道进行检测和清管。为掌握智能机器人在油气管道中的运行位置,使用极低频磁信号收发系统对其进行跟踪。极低频磁信号收发系统主要由极低频磁发射机、接收机和远程监视中心组成。为保证收发系统能够应用于管道检测工程中,进行了一系列实验来验证收发系统的性能。首先实测了磁发射机的持续工作时间、工作频率、效率和磁感应强度等基本参数。然后在空旷场合下,当磁发射机以一定速度移动时,采集相隔一定距离处的接收线圈上的感应电压信号,并使用基于最小二乘的检测算法进行离线检测,证明了最小二乘算法的有效性。最后分别在空旷场合、牵拉场环境和管道现场对接收机的性能进行了实时测试。实验结果表明:接收机能够准确跟踪油气管道中以4m/s移动的装载有磁发射机的智能机器人。; 蔡雄陈水平张志文郭静波; 关键词：油气管道最小二乘估计

铁磁管道用极低频磁发射机的逆向优化设计被引量：8: 2014年; 极低频磁信号对金属管道、岩石等高磁导率介质穿透力极强,在石油、天然气管道检测工程中常作为移动机器人跟踪与定位用的磁场源。在管道移动机器人跟踪与定位实践中,不同类型的管道,其尺寸、壁厚等有较大差异且管道埋深也不尽相同,这就需要不同功率的极低频磁发射机。将管道环境下极低频磁信号的传播规律和信号发射接收工程应用相结合,提出一整套极低频磁发射机的逆向优化设计方法。首先,根据极低频信号接收机中所用检测算法的检测概率与信噪比之间的关系得到某一检测概率下的接收机需要的最低信噪比,继而得到接收机前端的最小磁感应强度。然后以接收机前端的最小磁感应强度为基点,反推管道内极低频磁发射机需要产生的最小磁感应强度,由此设计出满足磁场与几何尺寸约束的发射机线圈结构与电路拓扑。由该方法得出的设计结果,既能满足接收机对磁感应强度的要求,又能保证发射机供电电源的使用寿命远远超过要求的连续工作时长;同时当工况参数在一定范围内变化时,接收机前端的磁感应强度仍满足以高检测概率检测到极低频信号的要求。; 蔡雄郭静波胡铁华张志文陈水平; 关键词：峰值信噪比

油气管道中智能机器人跟踪定位关键技术综述被引量：27: 2015年; 国民经济的持续快速发展对于油气供给提出了更大的需求。油气资源主要依靠管道进行运输,为保证管道运输安全可靠,需定期使用智能机器人对其进行检测。检测过程中要对智能机器人进行跟踪定位以确保知道管道内机器人的实时位置、状态,特别是发生故障如卡堵时的位置。油气管道通常为长距离管道,跟踪定位方式只能采用无缆或无线方式,其中极低频信号对于金属介质等具有良好穿透能力的特点特别适合于管道内智能机器人的跟踪定位。基于极低频磁技术的跟踪定位问题,本质上可以归纳为微弱磁信号的高分辨率探测和微弱瞬态磁信号的实时(快速)检测这两方面的问题。本文总结了油气管道中智能机器人的跟踪定位技术,介绍了国内外基于极低频技术的智能机器人跟踪定位装置;重点阐述了高分辨率磁传感器、微弱瞬态信号实时检测算法两项关键技术的研究现状,并介绍了基于极低频磁信号发射与接收的智能机器人跟踪定位系统的现有工作及未来展望。; 郭静波蔡雄胡铁华张志文; 关键词：油气管道极低频

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蔡雄