Jag accepterar att kakor lagras på min dator

Läs mer

Detektion av passagesignaler från induktionsslingor och brusstudier från olika mätplatser.

Detektion av passagesignaler från induktionsslingor och brusstudier från olika mätplatser. Beställ tryckt exemplar Lägg i kundvagnen
Författare: Nedgård Ingvar, Persson Leif
Ort: Stockholm
Sidor: 54
Utgivningsår: 1997
Publiceringsdatum: 1997-10-20
Rapportnummer: (FOA-R--97-00436-409)
Nyckelord Detektion, Induktionsslingor, Magnetik, Brus, Störkällor
Sammanfattning I rapporten jämförs olika metoder att extrahera intressanta magnetiska signaler från brus. Fem applikationer i olika steg efter skillnadsbildning av signaler från induktionsslingor, fasta FIR-filter (högpass och lågpass) och ALE-filtrering (två fall) studeras. En kvantitativ bedömning ges i varje steg med hjälp av hypotesprövning, baserad på en verklig passage och verkligt brus. Vi har här använt oss av den klassiska energidetektorn. Resultatet presenteras i form av ROC (receiver-operating-characteristic) kurvor. Vi har funnit en förbättring av detektionsförmågan vid låga signal/brus-förhållanden efter lågpassfiltrering, övriga filter gav här sämre resultat än ren skillnadsbildning. Signaler med fem markerade och loggförda passager visas också tillsammans med detektortillslag för de olika signalbehandlingsstegen. Tre metoder, ren skillnadsbildning, lågpassfiltrering och ALE-filtrering detekterade samtliga fem passager. Alla passager kunde inte detekteras med högpassfiltrering och med ALE-filtrering efter högpassfiltrering. Detektortillslag för samma signalavsnitt visas för ett frekvenslarm tidigare framtaget på FOA. Frekvenslarmet fungerar som en adaptiv energidetektor i smala frekvensband. Vi har som jämförelse studerat larmet på de två fallen, ren skillnadsbildning och ALE-filtrerad skillnadssignal. Skrovpassagerna kan här detekteras vid låga frekvenser, men detektorn larmar olika och i vissa frekvensband hela tiden. En anledning till detta är att samma uppdateringskonstanter används i alla smalband. Transienter, toner och bredbandsbrus, som inte härrör från någon intressant marin källa påverkar menligt detektion av passage och analys av insamlade källdata. Det är därför viktigt att skapa en uppfattning om den miljö där induktionslingorna är placerade. Vi beskriver här några extraherade brusparametrar, som beskriver bakgrundsbruset vid några olika platser vid de aktuella mättidpunkterna. Data som analyserades var inspelat vid fem olika mätplatser och vid några olika tidpunkter. Denna undersökning ger bara en fingervisning vilka egenskaper och brusparametrar som kan vara typiska för olika mätplatser. Vi har sett att vid alla mätplatserna är kurtosisvärdet högt vilket tyder på en relativt komplicerad signal som innehåller icke-stationära bidrag i form av t. ex. transienter. Vid två av fem platser var bruset Gaussiskt. När bruset var icke-Gaussiskt var 75% av inspelningarna linjära vilket gör att en relativt enkel modell av bruset kan användas även om bruset är icke-Gaussiskt.
Abstract In this report we compare different methods to extract relevant magnetic signals from noise. Five different filtering technics are applied to signals induced in magnetic induction loops by passing ships. The difference signal of two loops is compared to lowpass and highpass FIR-filtered difference signal and two cases of ALE-filtering. We judge the methods by hypotheses testing using one ship passage and ambient noise. The detector is the classical energy detector and the results are presented by ROC (receiver-operating-characteristic) curves. We have found an improved ability of detection at low signal-to-noise ratios by lowpass filtering. The other filters achieved no improvement compared to only difference filtering. The time series from five ship passages are shown together with marks of detection for the five filtering methods. All five passages were detected in the difference signal, in the lowpass filtered difference signal and in the ALE-filtered difference signal. This was not the case for the highpass filtered difference signal and for the ALE-highpass-filtered difference signal. The same signals with marks of detections are shown for a frequency detector developed at the Defence Research Establishment. The frequency detector is functioning as adaptive energy detectors in narrow frequency bands. In comparison we have studied this alarm on the difference signal and on the ALE-filtered difference signal. The hull passages are detected at low frequencies, but in higher frequency bands this detector gives a high probability of false alarms. One reason to this is that same constants are used to update the thresholds in all frequency bands. Transients, sinusoidal tones and broadband noise, not generated by some interesting marine source will negatively influence the detection probability of a ship passage and obstruct the analysis of measured source data. That is why it is most important to study the noise environment at the site where the induction loops are placed. Here we describe some extracted noise parameters for the noise background at some sites at the actual times of measure. The analysed data were collected at five different sites and at different points of time. This study gives only a hint to the characteristics and noise parameters typical to some different sites. At all sites we have observed a high kurtosis value which suggests a relatively complicated signal with contents of non-stationary contributions (e.g. transients). At two of five sites the noise background was Gaussian. Where the noise were found to be non-Gaussian, 75% of the signals were linear and a relatively simple model of the noise can be found even if the noise is non-Gaussian.

Kundvagn

Inga rapporter i kundvagnen

FOI, Totalförsvarets forskningsinstitut

FOI
Totalförsvarets forskningsinstitut
164 90 Stockholm

Tel: 08-555 030 00
Fax: 08-555 031 00

Orgnr: 202100-5182