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【6h】

微弱核脉冲信号的快速检测算法研究与实现

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声明

1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 微弱信号检测方法研究现状

1.2.2 并行计算技术研究现状

1.3 论文研究内容及创新点

1.4论文的结构和安排

2 微弱信号检测理论方法

2.1 相关检测理论

2.1.1 相关检测基本原理

2.1.2 自相关检测

2.1.3 互相关检测

2.2 混沌理论

2.3 小波变换方法

2.4 稀疏表示方法

2.5 本章小结

3 微弱核脉冲信号检测装置设计与实现

3.1 微弱核脉冲信号检测

3.1.1 核脉冲信号检测原理

3.1.2 探测器模块

3.2 检测装置设计与噪声分析

3.2.1 检测装置原理与设计

3.2.2 实测实验与结果分析

3.3 本章小结

4 微弱核脉冲信号快速检测算法研究

4.1 核脉冲信号的仿真模型

4.2 字典学习算法

4.2.1 核脉冲信号的稀疏模型

4.2.2 最优方向法

4.2.3 K-SVD字典学习算法

4.3 微弱核脉冲信号检测算法研究

4.3.1 核脉冲信号稀疏分解算法研究

4.3.2 基于检测器的OMP算法研究与实现

4.3.3 实验设计与结果分析

4.4 基于检测器的OMP并行算法研究与实现

4.4.1并行算法研究与实现

4.4.2 实验设计与结果分析

4.5 实测实验设计与结果分析

4.6 本章小结

5 结论与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

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摘要

随着核技术的不断发展,核能被广泛的应用于工业生产的各个领域,放射源数量不断增加,对放射源的储存、运输等过程中的检测、监管技术提出了更高的要求。因此,研究微弱核脉冲信号的快速检测方法,提高核素识别准确率,对放射源监管、控制具有十分重要的意义。在核脉冲信号检测过程中,由于环境本底噪声和电路噪声的存在,γ射线探测器输出的微弱核脉冲信号容易被干扰甚至淹没。本文针对噪声背景下微弱核脉冲信号难以检测问题,利用稀疏表示方法提取微弱核脉冲信号的时域特征,构建核脉冲信号的过完备字典,然后利用追踪算法从过完备字典中选择原子重构信号,提高微弱核脉冲信号的信噪比。具体研究内容如下:  (1)研究微弱核脉冲信号检测的基本原理,对微弱核脉冲信号检测系统进行设计与构建,分析探测系统各个模块的指标参数。通过实测实验获得微弱核脉冲信号,分析信号在时域上的幅度信息与相位信息,基于核脉冲信号的数学模型,利用仿真信号和实测信号为算法验证实验提供数据。  (2)针对微弱核脉冲信号去噪问题,研究基于稀疏理论的微弱核脉冲信号检测方法。利用奇异值分解方法(Singularvaluedecomposition,SVD)提取核脉冲信号时域信息构建过完备字典,然后采用正交匹配追踪算法(Orthogonalmatchingpursuitalgorithm,OMP)进行稀疏求解,选择适量的最佳原子重构核脉冲本真信号,完成对微弱核脉冲信号的检测。  (3)针对核脉冲信号数据量大和稀疏表示算法计算复杂度高的问题,提出基于检测器的预处理核脉冲信号的检测方法,筛选有用核脉冲信号。然后基于并行计算对稀疏表示方法加速,提出一种快速检测微弱核脉冲信号的方法,通过仿真实验与实测实验,验证了方法的有效性。最后利用搭建的运动实验平台进行实验,通过改变放射源速度与屏蔽状态,研究不同检测条件对核脉冲信号的影响,验证了所提方法的有效性。

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