[00146235]基于电磁波的粮仓异常层定位及识别系统

粮食是人类生存和发展的第一需要,是关系国计民生、经济发展、社会稳定和国家安全的重要产品,实时准确地掌握我国国家粮食储备数量及其可靠性为我国政府处理国际、国内问题和制定政策提供重要数据支持。长期以来,国家粮食储藏数量在线监测问题一直是国家粮食主管部门亟待解决的重要问题。前些年的清仓查库工作中,曾发现多起“空仓”事故。随着国家粮食部门管理力度的加大,空仓现象已较少出现,但又有其它作假手段的出现：在粮面下设置架空层、铺设稻草层等虚假填充层。本课题正是针对粮食储量核查中出现的此类问题展开的研究工作。准确进行粮堆中的异常填充层的探测,不仅能够及时发现粮库管理中可能存在的违规问题,同时还为粮库储粮数量的准确探测提供可靠保证。目前,对于专用于粮仓异常层探测方面的研究,国内外还罕有文献报道。 本项目运用电磁波技术进行粮仓异常层的定位和识别系统设计,将时频分析方法和频谱反演方法相结合进行异常层识别,相比与传统的识别技术等有以下几大优点： 1. 异常层定位准确。电磁探测信号频谱中含有丰富的低频和高频成分,具有典型的时变、非平稳性特征,在传播过程中,由于衰减、色散等原因,使得传统的匹配滤波处理、单纯的时域或频域分析效果不理想。本项目采用时频分析方法能够对完整的微弱反射回波信号具有较强的识别能力和抗干扰能力,经仿真和实验证明能够对粮堆内的微弱异常层进行准确定位。 2. 异常层参数识别精度高。在异常层定位的基础上,对该层参数特性的了解也是异常层识别中的一项重要研究内容。本项目采用的频谱反演方法,与振幅法相比更稳定,不易受到外界环境的影响而产生波动;与反褶积法相比改善了其反射系数不唯一性、误差放大系数大的先天局限性;同时,与频谱拟合法相比有更高的识别精度。 3. 提高了垂直分辨率。电磁波的垂直向分辨率是指地表正下方沿纵向方向可以区分两个目标的最小距离。目前,对于雷达分辨极限的定义,国际上通常参照Raylay标准,即离散反射界面分辨率极限为 ,而本项目所采用频谱反演法,经试验证明能够对层厚为 的异常薄层进行有效识别,提高了垂直分辨率。