瞬態物理場陣列化探測成像方法

 

 

 

 

目錄

第1章瞬態物理場相關理論

 

1.1課題研究背景和意義

 

1.2瞬態物理場波動理論

 

1.2.1地下震動場動力學特性分析

 

1.2.2空中沖擊波傳播特性

 

1.2.3空中聲場傳播特性分析

 

1.3瞬態物理場反演成像理論

 

1.3.1層析成像理論基礎

 

1.3.2走時層析成像模型

 

1.3.3迭代重建算法

 

1.4本章小結

 

第2章瞬態物理場分佈式信息獲取系統設計

 

2.1分佈式獲取系統總體方案設計

 

2.2分佈式獲取系統硬件系統設計

 

2.2.1傳感器選型

 

2.2.2調理電路設計

 

2.2.3模數轉換模塊設計

 

2.2.4數據存儲模塊設計

 

2.2.5數據傳輸模塊設計

 

2.2.6芯片主控模塊設計

 

2.2.7硬件系統PCB設計

 

2.3分佈式獲取系統軟件程序設計

 

2.3.1軟件系統總體方案

 

2.3.2PL部分設計

 

2.3.3PS部分設計

 

2.3.4基於LMS的信號濾波器設計

 

2.3.5瞬態物理場重建參數硬件提取方法

 

2.4本章小結

 

第3章陣列化信號預處理方法

 

3.1陣列化信號有效性分析

 

3.1.1歐氏距離

 

3.1.2馬氏距離

 

3.1.3相關系數

 

3.2非平穩信號預處理方法

 

3.2.1經驗模態分解

 

3.2.2變分模態分解

 

3.2.3自適應噪聲的完整集合經驗模態分解

 

3.2.4改進的自適應噪聲的完整集合經驗模態分解

 

3.2.5模擬驗證

 

3.3非平穩信號時頻譜分析方法

 

3.3.1基於小波變換的時頻分析方法

 

3.3.2基於短時能量和短時過零率的時頻譜圖分析

 

3.4瞬態物理場特徵參數提取方法

 

3.4.1特徵參數提取流程

 

3.4.2聲譜圖

 

3.4.3對數梅爾譜圖

 

3.4.4梅爾倒譜系數

 

3.5本章小結

 

第4章瞬態震動場逆時成像方法

 

4.1地下淺層隨機介質反演建模

 

4.1.1波速特徵

 

4.1.2介質彈性特徵

 

4.1.3介質的復雜性

 

4.1.4隨機介質建模原理

 

4.1.5基於地下淺層典型介質結構的建模

 

4.1.6基於地下淺層層狀介質結構的建模

 

4.1.7地下淺層速度場建模

 

4.2震動場的逆時反演成像

 

4.2.1基於振幅疊加的震源定位模型重建方法

 

4.2.2基於SRP的震源定位模型重建方法

 

4.2.3基於改進SRP的震源定位模型重建方法

 

4.2.4能量場重建精度評價方法

 

4.2.5能量場重建結果及對比分析

 

4.3震動場傳感器陣列優化布設

 

4.3.1基於GDOP的傳感器優化布設

 

4.3.2基於FK聚束的傳感器優化布設

 

4.4本章小節

 

第5章瞬態沖擊波場時空重建方法

 

5.1初始模型構建

 

5.1.1沖擊波超壓經驗公式

 

5.1.2模型對比分析

 

5.2解算模型

 

5.2.1壓縮感知理論

 

5.2.2空間約束聯合字典學習的重建算法

 

5.3沖擊波全時空重建

 

5.3.1沖擊波超壓時空推演模型

 

5.3.2三維沖擊波超壓場時空可視化

 

5.4模擬實驗及結果評價

 

5.4.1三維沖擊波場重建

 

5.4.2重建效果評價

 

5.5本章小結

 

第6章瞬態聲場成像及智能識別方法

 

6.1基於遷移學習的小樣本條件下聲源識別方法

 

6.1.1多尺度頻譜位移密集神經網絡

 

6.1.2基於遷移學習的網絡訓練方法

 

6.1.3實驗結果及分析

 

6.2基於知識蒸餾的聲源快速識別方法

 

6.3實驗結果及分析

 

6.3.1實驗設計

 

6.3.2消融實驗

 

6.3.3實驗對比

 

6.4聲傳感器陣列優化布設

 

6.4.1聲傳感器陣列的幾何形狀

 

6.4.2基於QPSO的聲傳感器陣列結構優化

 

6.5本章小結

 

參考文獻