無線傳感網(wǎng)絡(luò)中云層雷擊信號(hào)準(zhǔn)確檢測(cè)仿真分析

李杰+郭鳳霞++張紅

摘 要： 傳統(tǒng)傳感網(wǎng)絡(luò)雷擊信號(hào)檢測(cè)方法采用能量塊突變檢測(cè)理論進(jìn)行采集，存在有限長(zhǎng)觀測(cè)缺陷，無法準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)雷擊信號(hào)的檢測(cè)。提出基于循環(huán)譜理論的無線傳感網(wǎng)絡(luò)中云層雷擊信號(hào)準(zhǔn)確檢測(cè)方法，依據(jù)循環(huán)譜理論，將有限長(zhǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)中檢測(cè)雷擊信號(hào)的問題看作是二元建設(shè)檢驗(yàn)，基于雷擊信號(hào)的特征，通過判斷是否存在非零循環(huán)頻率對(duì)雷擊信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。引入檢測(cè)循環(huán)頻率的漸近最優(yōu)檢驗(yàn)方法，提出一種可行的循環(huán)頻率判別方案，獲取無線傳感網(wǎng)絡(luò)中云層雷擊信號(hào)檢測(cè)方案。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提方法可有效抑制噪聲，在低信噪比下對(duì)于雷擊信號(hào)具有較好的檢測(cè)性能。

關(guān)鍵詞： 無線傳感網(wǎng)絡(luò)； 雷擊信號(hào)； 檢測(cè)性能； 循環(huán)頻率

中圖分類號(hào)： TN958?34； TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2015）22?0102?03

0 引 言

在無線傳感網(wǎng)絡(luò)中，需對(duì)云層雷擊信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)依據(jù)雷擊信號(hào)進(jìn)行災(zāi)害預(yù)警，使得雷擊造成的損失大大降低[1?3]。因此，研究無線傳感網(wǎng)絡(luò)中云層雷擊信號(hào)的檢測(cè)方法具有重要意義，已經(jīng)成為相關(guān)學(xué)者研究的重點(diǎn)課題，受到了越來越廣泛的關(guān)注[4?6]。在雷擊信號(hào)準(zhǔn)確檢測(cè)的研究中，無線傳感網(wǎng)絡(luò)中云層受到雷擊后，會(huì)造成信號(hào)突變，突變周期較短。傳統(tǒng)雷擊信號(hào)檢測(cè)方法采用能量塊檢測(cè)方法對(duì)其進(jìn)行采集，存在很大的漏檢風(fēng)險(xiǎn)，無法有效實(shí)現(xiàn)雷擊信號(hào)的檢測(cè)[7?10]。

為了提高檢測(cè)準(zhǔn)確度，本文提出一種基于循環(huán)譜理論的無線傳感網(wǎng)絡(luò)中云層雷擊信號(hào)準(zhǔn)確檢測(cè)方法，仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提方法可有效抑制噪聲，在低信噪比下對(duì)于雷擊信號(hào)具有較好的檢測(cè)性能。

1 無線傳感網(wǎng)絡(luò)中雷擊信號(hào)檢測(cè)原理與弊端

依據(jù)無線傳感網(wǎng)絡(luò)中云層雷擊信號(hào)處理原理，采用能量塊的異常檢測(cè)方法對(duì)雷擊信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)原理如圖1所示。

圖1中BPF用于描述待檢測(cè)雷擊信號(hào)，待檢測(cè)雷擊信號(hào)先通過帶通濾波器（BPF）將噪聲濾除。再利用模擬數(shù)字（A/D）轉(zhuǎn)換器、平方器及能量累計(jì)器，獲取檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量，也就是能量值[x]；將[x]和既定閾值[Ts]進(jìn)行比較，若[x>Ts]，則認(rèn)為雷擊信號(hào)存在，輸出[H1]；否則，認(rèn)為雷擊信號(hào)不存在，輸出[H0]。

依據(jù)經(jīng)典雷擊信號(hào)檢測(cè)理論可知，可將雷擊信號(hào)檢測(cè)問題看作是一個(gè)二元假設(shè)問題，也就是：

4 結(jié) 語

本文提出一種基于循環(huán)譜理論的無線傳感網(wǎng)絡(luò)中云層雷擊信號(hào)準(zhǔn)確檢測(cè)方法，依據(jù)循環(huán)譜理論，將有限長(zhǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)中檢測(cè)雷擊信號(hào)的問題看作是二元建設(shè)檢驗(yàn)，基于雷擊信號(hào)的特征，通過判斷是否存在非零循環(huán)頻率對(duì)雷擊信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。引入檢測(cè)循環(huán)頻率的漸近最優(yōu)檢驗(yàn)方法，提出一種可行的循環(huán)頻率判別方案，建立二維行向量，獲取無線傳感網(wǎng)絡(luò)中云層雷擊信號(hào)檢測(cè)方案。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提方法可有效抑制噪聲，在低信噪比下對(duì)于雷擊信號(hào)具有較好的檢測(cè)性能。

參考文獻(xiàn)

[1] 李永星，任楓軒.加油站雷擊靜電檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].科技通報(bào)，2014（2）：224?226.

[2] 周序生.無線網(wǎng)絡(luò)雷擊信號(hào)快速采集方法研究與仿真[J].計(jì)算機(jī)仿真，2014，31（11）：290?293.

[3] 潘賀，李太浩.基于改進(jìn)廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)玉米田中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信號(hào)路徑衰減預(yù)測(cè)[J].中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)，2014，35（4）：191?195.

[4] 張昀，于舒娟，劉歡.改進(jìn)的無線傳感網(wǎng)混沌Hopfield盲檢測(cè)算法[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2014，40（11）：95?97.

[5] 李永毅.鐵路信號(hào)系統(tǒng)雷擊試驗(yàn)中存在的問題探討[J].鐵道技術(shù)監(jiān)督，2014，42（7）：24?26.

[6] 徐迎輝，閆智，羅映紅.雷擊接觸網(wǎng)對(duì)信號(hào)電纜電磁影響分析及防護(hù)[J].鄭州大學(xué)學(xué)報(bào)：工學(xué)版，2013，34（1）：70?74.

[7] 陸春玲，馬英輝.鐵路信號(hào)系統(tǒng)雷擊故障處理及防雷害心得[J].黑龍江科技信息，2013（17）：98?99.

[8] 馬寶豐.雷擊對(duì)鐵路信號(hào)系統(tǒng)的影響分析[J].華東科技：學(xué)術(shù)版，2013（10）：455?457.

[9] 付茂金，郭麗梅，阮小飛.上道通信信號(hào)設(shè)備的雷擊試驗(yàn)[J].鐵道通信信號(hào)，2013，49（1）：17?20.

[10] 蔡亮，黃英波，張勇.移動(dòng)GSM基站雷擊浪涌電壓檢測(cè)方法的研究與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2012，20（12）：3210?3212.