專利名稱：一種基于dsp和fpga的光纖微振動(dòng)模式識(shí)別系統(tǒng)及其識(shí)別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖微振動(dòng)傳感器的信號(hào)模式識(shí)別系統(tǒng)及其識(shí)別方法，屬于光纖微振動(dòng)傳感技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著光纖技術(shù)的不斷發(fā)展，光纖微振動(dòng)傳感器在周界安防、石油和天然氣管道和通信線路監(jiān)測(cè)等系統(tǒng)中越來越多地得到應(yīng)用。光纖微振動(dòng)傳感器是利用光纖作為傳感介質(zhì)的一種分布式光纖傳感系統(tǒng)，其中光纖既作為傳感介質(zhì)，又作為光傳輸介質(zhì)。其可以在傳感光纖布設(shè)長(zhǎng)度內(nèi)，對(duì)一定準(zhǔn)確度范圍內(nèi)的突發(fā)事件進(jìn)行遠(yuǎn)程和實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)。隨著各種分布 式光纖傳感系統(tǒng)的研究和應(yīng)用，各種擾動(dòng)定位算法的實(shí)現(xiàn)在一定程度上解決了入侵報(bào)警的位置定位問題，但在遠(yuǎn)端系統(tǒng)無法得知入侵行為的主體。對(duì)微振動(dòng)傳感系統(tǒng)的功能，用戶期望在報(bào)警定位基礎(chǔ)上，能夠確定導(dǎo)致報(bào)警的活動(dòng)主體，對(duì)監(jiān)測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行篩選，減少不必要的報(bào)警，避免監(jiān)控者為一些不必要的報(bào)警而出警，提高系統(tǒng)效率。對(duì)于光纖微振動(dòng)傳感器的信號(hào)類型分類的已有研究，都是基于PC終端的軟件分析和仿真，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性較差。而在光纖微振動(dòng)傳感器的應(yīng)用中，如周界安防、石油天然氣管道監(jiān)測(cè)和通信線路監(jiān)測(cè)等，能否及時(shí)對(duì)獲取的報(bào)警信號(hào)進(jìn)行相關(guān)處理和實(shí)時(shí)輸出是系統(tǒng)性能的重要組成部分，是系統(tǒng)能否有效工作的重要指標(biāo)。在PC端離線對(duì)光纖微振動(dòng)傳感信號(hào)進(jìn)行類型識(shí)別顯然已經(jīng)不能滿足在線實(shí)時(shí)監(jiān)控的要求。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出一種光纖微振動(dòng)傳感器的信號(hào)模式識(shí)別裝置及其識(shí)別方法，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)微振動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)類型進(jìn)行識(shí)別，降低光纖微振動(dòng)傳感器的誤報(bào)警率，實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖微振動(dòng)傳感器信號(hào)的在線實(shí)時(shí)模式識(shí)別。本發(fā)明提出一種基于DSP和FPGA的光纖微振動(dòng)傳感器的模式識(shí)別系統(tǒng),包括光電轉(zhuǎn)換模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、FPGA模塊和DSP模塊；所述的FPGA模塊包括采樣控制模塊、信號(hào)檢測(cè)模塊和FIFO模塊；所述的DSP模塊數(shù)據(jù)交換控制模塊、緩存模塊、特征提取模塊、分類器模型訓(xùn)練模塊和分類器模型測(cè)試模塊。光纖微振動(dòng)傳感器向光電轉(zhuǎn)換模塊輸出光纖微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào),該信號(hào)經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換模塊完成從光強(qiáng)信號(hào)到模擬電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)變，得到模擬電壓信號(hào)并輸出至模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊中，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊完成對(duì)模擬電壓信號(hào)的采樣，得到能夠恢復(fù)原光纖微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)主要特征的采樣后數(shù)字信號(hào)，實(shí)現(xiàn)將經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換的光纖微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊還與FPGA模塊中的采樣控制模塊連接，控制模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的采樣過程；采樣后數(shù)字信號(hào)由模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊傳輸至信號(hào)檢測(cè)模塊進(jìn)行閾值判斷，閾值判斷采用功率譜法，對(duì)采樣后數(shù)字信號(hào)的幅值進(jìn)行平方，并將平方結(jié)果累加，當(dāng)累加的采樣后數(shù)字信號(hào)數(shù)量達(dá)到和擾動(dòng)持續(xù)時(shí)間相對(duì)應(yīng)的數(shù)量時(shí)，將累加結(jié)果與閾值進(jìn)行比較來判斷原光纖微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)是否存在擾動(dòng)，當(dāng)累加的采樣后數(shù)字信號(hào)幅值平方結(jié)果超過閾值時(shí)，則判斷光纖微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)存在擾動(dòng)，則采樣后數(shù)字信號(hào)需輸入至FIFO模塊進(jìn)行模式分類處理，如果小于閾值，則原斷光纖微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)不存在擾動(dòng)，采樣后數(shù)字信號(hào)無需處理，丟棄即可，并等待接收順次到來的其他采樣后數(shù)字信號(hào)進(jìn)行閾值判斷。所述的FIFO模塊被采樣后數(shù)字信號(hào)填滿后，通過向數(shù)據(jù)交換控制模塊發(fā)送中斷信號(hào)通知DSP模塊有代表擾動(dòng)的采樣后數(shù)字信號(hào)需從FPGA模塊傳輸至DSP模塊，數(shù)據(jù)交換控制模塊檢測(cè)到FIFO模塊的中斷信號(hào)后，控制DSP模塊啟動(dòng)EDMA的傳輸方式將采樣后數(shù)字信號(hào)從FPGA模塊內(nèi)的FIFO模塊直接讀取到緩存模塊當(dāng)中。所述的特征提取模塊讀取緩存模塊中存儲(chǔ)的采樣后的數(shù)字信號(hào)，對(duì)采樣控制模塊采樣后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行小波分解，得到該信號(hào)的小波系數(shù)，并對(duì)小波系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得到該信號(hào)的特征向量，保存后發(fā)送給分類器模型訓(xùn)練模塊，求解信息熵，以信息熵作為代表擾動(dòng)的光纖微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)的特征向量，分類器模型訓(xùn)練模塊利用其所得到的代表多組 不同種類的來自光纖微振動(dòng)傳感器的擾動(dòng)信號(hào)的特征向量，基于支持向量機(jī)的方法，評(píng)估每?jī)深愋盘?hào)之間的最優(yōu)分類面，確定分類器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，求解支持向量機(jī)的最優(yōu)分類面，確定分類器支持向量機(jī)方法模型；當(dāng)分類器支持向量機(jī)方法模型確定后，后續(xù)的采樣后數(shù)字信號(hào)從特征提取模塊進(jìn)入分類器模型測(cè)試模塊，在分類器模型訓(xùn)練模塊當(dāng)中確定了的分類器模型控制下，得到擾動(dòng)類型識(shí)別輸出。本發(fā)明還提出一種基于DSP和FPGA的光纖微振動(dòng)模式識(shí)別方法，包括以下幾個(gè)步驟步驟一采樣控制過程 FPGA模塊和DSP模塊上電后，F(xiàn)PGA模塊和DSP模塊分別加載啟動(dòng)程序，對(duì)各子系統(tǒng)進(jìn)行初始化，然后FPGA模塊啟動(dòng)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊在采樣控制模塊的控制下開始對(duì)經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后的光纖微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行采樣，F(xiàn)PGA模塊的信號(hào)檢測(cè)模塊采用雙FIFO，并將采樣后數(shù)字信號(hào)填充信號(hào)檢測(cè)模塊內(nèi)雙FIFO當(dāng)中的一個(gè)FIF0，當(dāng)此FIFO被數(shù)據(jù)填滿之后，把實(shí)時(shí)采樣通道切換到另外一個(gè)FIFO繼續(xù)進(jìn)行信號(hào)填充，同時(shí)通知信號(hào)檢測(cè)模塊讀取已經(jīng)填滿的FIF0，兩個(gè)FIFO依次輪換，實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采樣，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊還與FPGA模塊中的采樣控制模塊連接，控制模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的采樣過程;步驟二 微振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)過程采樣后數(shù)字信號(hào)由模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊傳輸至信號(hào)檢測(cè)模塊進(jìn)行閾值判斷，通過檢測(cè)采樣后數(shù)字信號(hào)的功率譜來判斷原光纖微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)是否存在擾動(dòng)，當(dāng)采樣后數(shù)字信號(hào)的幅值平方累加結(jié)果超過預(yù)先設(shè)定的閾值時(shí)，則判斷光纖微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)存在擾動(dòng)，則采樣后數(shù)字信號(hào)需輸入至FIFO模塊進(jìn)行模式分類處理，如果小于預(yù)先設(shè)定的閾值，則判斷光纖微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)不存在擾動(dòng)，采樣后數(shù)字信號(hào)無需處理，丟棄即可，并等待接收順次到來的其他采樣后數(shù)字信號(hào)進(jìn)行閾值判斷；步驟三DSP模塊和FPGA模塊數(shù)據(jù)傳輸程序FIFO模塊被采樣后數(shù)字信號(hào)填滿后，通過向數(shù)據(jù)交換控制模塊發(fā)送中斷信號(hào)通知DSP模塊有代表擾動(dòng)的采樣后數(shù)字信號(hào)需從FPGA模塊傳輸至DSP模塊，數(shù)據(jù)交換控制模塊檢測(cè)到FIFO模塊中斷信號(hào)后，控制DSP模塊啟動(dòng)EDMA的傳輸方式將采樣后數(shù)字信號(hào)從FPGA模塊內(nèi)的FIFO模塊直接讀取到緩存模塊當(dāng)中；步驟四特征提取過程特征提取模塊讀取緩存模塊中存儲(chǔ)的采樣后的數(shù)字信號(hào)，對(duì)采樣控制模塊采樣后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行小波分解，得到該信號(hào)的小波系數(shù)，并對(duì)小波系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得到該信號(hào)的特征向量；步驟五分類器模型訓(xùn)練過程采樣后數(shù)字信號(hào)的特征向量經(jīng)特征提取模塊保存后發(fā)送給分類器模型訓(xùn)練模塊，求解信息熵，以信息熵作為代表擾動(dòng)的光纖微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)的特征向量，分類器模型訓(xùn)練模塊利用其所得到的代表多組不同種類的來自光纖微振動(dòng)傳感器的擾動(dòng)信號(hào)的特征向量，基于支持向量機(jī)的方法，評(píng)估每?jī)深愋盘?hào)之間的最優(yōu)分類面，確定分類器的拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)，求解支持向量機(jī)的最優(yōu)分類面，確定分類器支持向量機(jī)方法模型，最終得到代表各種擾動(dòng)類型的微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)的分類器支持向量機(jī)方法模型；步驟六模式分類器測(cè)試過程當(dāng)分類器支持向量機(jī)方法模型確定后，后續(xù)的采樣后數(shù)字信號(hào)從特征提取模塊進(jìn)入分類器模型測(cè)試模塊，在分類器模型訓(xùn)練模塊當(dāng)中確定了的分類器模型控制下，得到擾動(dòng)類型識(shí)別輸出。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(I)本發(fā)明提出一種光纖微振動(dòng)傳感器的信號(hào)模式識(shí)別裝置及其識(shí)別方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖微振動(dòng)傳感器信號(hào)的模式識(shí)別，增加光纖微振動(dòng)傳感器的功能，在遠(yuǎn)端能了解觸發(fā)振動(dòng)的信號(hào)來源類型；(2)本發(fā)明提出一種光纖微振動(dòng)傳感器的信號(hào)模式識(shí)別裝置及其識(shí)別方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖微振動(dòng)傳感器信號(hào)的分類，對(duì)不希望進(jìn)行報(bào)警的信號(hào)，譬如自然因素風(fēng)雨、冰雹引起的報(bào)警進(jìn)行過濾，降低系統(tǒng)的誤報(bào)警率；(3)本發(fā)明提出一種光纖微振動(dòng)傳感器的信號(hào)模式識(shí)別裝置及其識(shí)別方法，TI的TMS320C6747DSP和Xilinx公司的Virtex系列XC4VSX35型號(hào)FPGA性能優(yōu)越，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，能快速實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖微振動(dòng)信號(hào)的分類，實(shí)時(shí)性優(yōu)越；(4)本發(fā)明提出一種光纖微振動(dòng)傳感器的信號(hào)模式識(shí)別裝置及其識(shí)別方法，實(shí)現(xiàn)光纖微振動(dòng)系統(tǒng)小型化，向嵌入式系統(tǒng)方向靠近，脫離PC端的限制，實(shí)現(xiàn)無人值守。


圖I :本發(fā)明提出的一種光纖微振動(dòng)傳感器的信號(hào)模式識(shí)別裝置的功能模塊圖；圖2 :本發(fā)明提出的一種光纖微振動(dòng)傳感器的信號(hào)模式識(shí)別方法流程圖。圖中1_光纖微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)；2-光電轉(zhuǎn)換模塊；3-模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；4-采樣控制模塊；5-信號(hào)檢測(cè)模塊；6-FIF0模塊；7-數(shù)據(jù)交換控制模塊；8-緩存模塊；9-特征提取模塊；10-分類器模型訓(xùn)練模塊；11-分類器模型測(cè)試模塊；12-分類結(jié)果輸出；13-FPGA 模塊；14-DSP 模塊。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本發(fā)明提出一種基于DSP和FPGA的光纖微振動(dòng)傳感器的模式識(shí)別系統(tǒng),包括光電轉(zhuǎn)換模塊2、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3、FPGA模塊13和DSP模塊14。所述的FPGA模塊13包括采樣控制模塊4、信號(hào)檢測(cè)模塊5和FIFO模塊6 (First-In-First-Out模塊)。所述的DSP模塊14數(shù)據(jù)交換控制模塊7、緩存模塊8、特征提取模塊9、分類器模型訓(xùn)練模塊10和分類器模型測(cè)試模塊11。如圖I所75,光纖微振動(dòng)傳感器向光電轉(zhuǎn)換模塊2輸出光纖微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)1，該信號(hào)經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換模塊2完成從光強(qiáng)信號(hào)到模擬電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)變，得到模擬電壓信 號(hào)并輸出至模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3中，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3完成對(duì)模擬電壓信號(hào)的采樣，得到能夠恢復(fù)原信號(hào)(即光纖微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)I)主要特征的采樣后數(shù)字信號(hào)，實(shí)現(xiàn)將經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換的光纖微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)I從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，因?yàn)橹挥袛?shù)字信號(hào)才能在FPGA和DSP構(gòu)成的系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行算法運(yùn)算。所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3還與FPGA模塊13中的采樣控制模塊4連接，控制模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3的采樣過程。采樣后數(shù)字信號(hào)由模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3傳輸至信號(hào)檢測(cè)模塊5進(jìn)行閾值判斷，閾值判斷采用功率譜法，對(duì)采樣后數(shù)字信號(hào)的幅值進(jìn)行平方，把平方結(jié)果累加，當(dāng)累加的采樣后數(shù)字信號(hào)數(shù)量達(dá)到和擾動(dòng)持續(xù)時(shí)間相對(duì)應(yīng)的數(shù)量時(shí)，將累加結(jié)果與閾值進(jìn)行比較來判斷原光纖微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)I是否存在擾動(dòng)，當(dāng)累加的采樣后數(shù)字信號(hào)幅值平方結(jié)果超過預(yù)先設(shè)定的閾值時(shí)(閾值的設(shè)定可采用統(tǒng)計(jì)的方法，把擾動(dòng)對(duì)應(yīng)的采樣信號(hào)幅值平方進(jìn)行累加，例如50個(gè)擾動(dòng)左右，取其幅值平方結(jié)果最小的值作為閾值)，則判斷光纖微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)I存在擾動(dòng)，則采樣后數(shù)字信號(hào)需輸入至FIFO模塊6進(jìn)行模式分類處理，如果小于預(yù)先設(shè)定的閾值，則原光纖微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)I不存在擾動(dòng)，采樣后數(shù)字信號(hào)無需處理，丟棄即可，并等待接收順次到來的其他采樣后數(shù)字信號(hào)進(jìn)行閾值判斷。所述的FIFO模塊6被采樣后數(shù)字信號(hào)填滿后，通過向數(shù)據(jù)交換控制模塊7發(fā)送中斷信號(hào)通知DSP模塊14有代表擾動(dòng)的采樣后數(shù)字信號(hào)需從FPGA模塊13傳輸至DSP模塊14。數(shù)據(jù)交換控制模塊7檢測(cè)到FIFO模塊6的中斷信號(hào)后，控制DSP模塊14啟動(dòng)EDMA的傳輸方式將采樣后數(shù)字信號(hào)從FPGA模塊13內(nèi)的FIFO模塊6直接讀取到緩存模塊8當(dāng)中，在緩存模塊8中開辟兩個(gè)和FIFO模塊6同樣大小的空間，放置來自FPGA模塊13的對(duì)應(yīng)FIFO數(shù)據(jù)(采樣后的數(shù)字信號(hào))。緩存模塊8中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可以直接讀取，加快數(shù)據(jù)的存取速度。所述的特征提取模塊9讀取緩存模塊8中存儲(chǔ)的采樣后的數(shù)字信號(hào)，對(duì)采樣控制模塊4采樣后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行小波分解，得到該信號(hào)的小波系數(shù)，并對(duì)小波系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得到該信號(hào)的特征向量，保存后發(fā)送給分類器模型訓(xùn)練模塊10，求解信息熵，以信息熵作為代表擾動(dòng)的光纖微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)I的特征向量，分類器模型訓(xùn)練模塊10利用其所得到的代表多組不同種類的來自光纖微振動(dòng)傳感器的擾動(dòng)信號(hào)的特征向量，基于支持向量機(jī)的方法，評(píng)估每?jī)深愋盘?hào)之間的最優(yōu)分類面，確定分類器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，求解支持向量機(jī)的最優(yōu)分類面，確定分類器支持向量機(jī)方法模型。對(duì)采樣后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行擾動(dòng)類型識(shí)別要進(jìn)行兩個(gè)階段，首先按照上述方法建立分類器支持向量機(jī)方法模型，然后依靠此方法模型對(duì)后續(xù)的采樣后數(shù)字信號(hào)進(jìn)行擾動(dòng)類型識(shí)別。當(dāng)分類器支持向量機(jī)方法模型確定后，后續(xù)的采樣后數(shù)字信號(hào)從特征提取模塊9進(jìn)入分類器模型測(cè)試模塊11，在分類器模型訓(xùn)練模塊10當(dāng)中確定了的分類器模型控制下，得到擾動(dòng)類型識(shí)別的分類結(jié)果輸出12。(分類器模型訓(xùn)練模塊10的功能是確定分類器模型，這需要積累一定數(shù)量的特征向量，例如每個(gè)擾動(dòng)類型的特征向量20-50個(gè)，基于這些數(shù)據(jù)確定分類器模型；而在分類器模型測(cè)試模塊11依靠在分類器模型訓(xùn)練模塊10中確定了的分類器模型，可以對(duì)后續(xù)的采樣后數(shù)字信號(hào)進(jìn)行擾動(dòng)類型識(shí)別。)所述的FPGA模塊13具有以下功能與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊33相連接，控制模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3 ;對(duì)采樣后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行閾值判斷，檢測(cè)光纖微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)I是否存在擾動(dòng)，是否需要進(jìn)行模式分類處理；將采樣后的數(shù)字信號(hào)傳送到的FIFO模塊6，當(dāng)FIFO被數(shù)據(jù)填滿后通知DSP模塊14。所述的DSP模塊14具有以下功能■ 與FPGA模塊13連接，通過數(shù)據(jù)交換控制模塊7控制與FPGA模塊13之間的數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)采樣后的數(shù)字信號(hào)由FIFO模塊6轉(zhuǎn)移到緩存模塊8 ;將采樣后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行小波分解,提取信號(hào)小波系數(shù)；3)根據(jù)小波系數(shù)求解信息
熵，以此作為代表擾動(dòng)的光纖微振動(dòng)傳感器信號(hào)的特征向量；4)當(dāng)不斷有新的代表擾動(dòng)的光纖微振動(dòng)傳感器信號(hào)的特征向量被采集起來，根據(jù)采集到的代表不同擾動(dòng)的光纖微振動(dòng)傳感器的一定數(shù)量(30-50個(gè))的特征向量，求解基于支持向量機(jī)的最優(yōu)分類面，確定基于支持向量機(jī)的分類器算法模型；當(dāng)光纖微振動(dòng)傳感器代表新的擾動(dòng)的輸出信號(hào)被采集時(shí)，可在線判別光纖微振動(dòng)傳感的信號(hào)類別，如人為踩踏、大風(fēng)、冰雹等；如果需要把代表擾動(dòng)的光纖微振動(dòng)傳感器信號(hào)記錄下來，可以通過DSP模塊14內(nèi)置的USB接口和PC端進(jìn)行通 目。所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3采用的是12位差分輸入AD9235，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，采樣頻率為最高為20Msps，能夠有效復(fù)原原始信號(hào)的特征。FPGA模塊13采用Xilinx公司Virtex系列的XC4VSX35型號(hào)，能有效實(shí)時(shí)的對(duì)光纖微振動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理。所述的DSP模塊14優(yōu)先選擇TI公司的TMS320C6747，其頻率高達(dá)300Μ，在信號(hào)處理方面有突出的性能，而且其芯片上的資源較多，包含了 2個(gè)EMIF接口、IXD控制器以及USB接口，適合系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和擴(kuò)展。DSP模塊14內(nèi)集成有USB接口、IXD控制器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外接相應(yīng)的電源支持就能夠?qū)崿F(xiàn)和PC端的數(shù)據(jù)高速傳輸，滿足系統(tǒng)大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳輸要求，簡(jiǎn)化接口設(shè)計(jì)。所述的光電轉(zhuǎn)換模塊2優(yōu)選為SPF1200SF-D08型號(hào)的PINFET探測(cè)模塊和濾波模塊，該P(yáng)INFET探測(cè)模塊工作波長(zhǎng)為1000-1650nm，采用正負(fù)5V電壓供電。光電轉(zhuǎn)換模塊2的探測(cè)模塊接收光纖微振動(dòng)傳感器傳出的信號(hào)，而輸出信號(hào)經(jīng)過濾波模塊(如一階低通濾波器)輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3的時(shí)序由FPGA模塊13控制，本發(fā)明模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3采用的AD9235是12位差分輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換器，精度上能滿足系統(tǒng)要求；FPGA模塊13和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3連接的電路有兩組信號(hào)，一是FPGA對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3的控制信號(hào)，含使能信號(hào)CS和時(shí)鐘信號(hào)SCLK，二是數(shù)據(jù)信號(hào)SDATA，具體為模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3的輸出數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換的光纖微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)1，當(dāng)使能信號(hào)CS電平為高，就從SDATA進(jìn)入FPGA模塊13。所述的FPGA模塊13中設(shè)置有FIFO模塊6，與DSP模塊14的緩存模塊8通過EMIF 接口相連，F(xiàn)PGA模塊13準(zhǔn)備好采樣后數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)后，通過中斷通知DSP模塊14，DSP模塊14采用EDMA方式控制數(shù)據(jù)從FPGA模塊13到DSP模塊14的傳輸。XC4VSX35型號(hào)的FPGA模塊13內(nèi)部有豐富的RAM資源，通過IP核的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)FIFO模塊6。TMS320C6747型號(hào)的DSP模塊14集成了兩路EMIF接口，分別為EMIFA和EMIFB，其中EMIFA接口最高16位，而EMIFB接口最高32位，本發(fā)明中僅使用EMIFA接口。通過EMIFA接口實(shí)現(xiàn)DSP模塊14的緩存模塊8與FPGA模塊13的FIFO模塊6相連，DSP模塊14中的EMIFA接口中EMA_CS3信號(hào)線選通 FPGA 模塊 13 內(nèi)部的 FIFO 模塊 6，EMA_CLK、EMA_0E 和 EMA_WE，(EMA_CLK、EMA_OE和EMA_WE均為EMIFA接口中的信號(hào)線)控制對(duì)FIFO模塊6的讀寫時(shí)序；而來自FPGA模塊13的INT中斷信號(hào)(FPGA模塊13內(nèi)的FIFO模塊 6被采樣后數(shù)字信號(hào)填滿后觸發(fā)INT中斷信號(hào))和DSP模塊14的GPIO管腳相連，通知DSP模塊14啟動(dòng)EDMA方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,EDMA模塊傳輸方式在不需要DSP模塊14處理核心介入情況下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸,使DSP模塊14專注于數(shù)據(jù)信號(hào)處理。本發(fā)明中DSP模塊14采用TMS320C6747型號(hào)DSP模塊14集成了 USB控制器，包含USB2. OOTG接口和USB I. 10HCI (Host)，支持USB主設(shè)備模式和從設(shè)備模式，支持控制傳輸、中斷傳輸、批量傳輸和等時(shí)傳輸4種類型的數(shù)據(jù)傳輸方式。本發(fā)明米用DSP模塊14內(nèi)置USB2. O模塊的OTG模式，通過限流配電開關(guān)TPS206 為VBUS提供電源。本發(fā)明還提出一種基于DSP和FPGA的光纖微振動(dòng)模式識(shí)別方法，如圖2所示，具體包括以下幾個(gè)步驟采樣控制過程，微振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)過程，DSP和FPGA數(shù)據(jù)傳輸過程，特征提取過程，分類器模型訓(xùn)練過程，模式分類器測(cè)試過程。步驟一采樣控制過程本發(fā)明中FPGA模塊13的信號(hào)檢測(cè)模塊5采用雙FIF0，配合模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3對(duì)光纖微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)I進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣和實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)移。FPGA模塊13和DSP模塊14上電后，F(xiàn)PGA模塊13和DSP模塊14分別加載啟動(dòng)程序，對(duì)各子系統(tǒng)進(jìn)行初始化。然后FPGA模塊13啟動(dòng)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3在采樣控制模塊4的控制下開始對(duì)經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換模塊2轉(zhuǎn)換后的光纖微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)I進(jìn)行采樣，并將采樣后數(shù)字信號(hào)填充信號(hào)檢測(cè)模塊5內(nèi)雙FIFO當(dāng)中的一個(gè)FIFO，當(dāng)此FIFO被數(shù)據(jù)填滿之后，把實(shí)時(shí)采樣通道切換到另外一個(gè)FIFO繼續(xù)進(jìn)行信號(hào)填充，同時(shí)通知信號(hào)檢測(cè)模塊5讀取已經(jīng)填滿的FIF0，兩個(gè)FIFO依次輪換，實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采樣。模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3還與FPGA模塊13中的采樣控制模塊4連接，控制模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3的采樣過程。步驟二 微振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)過程采樣后數(shù)字信號(hào)由模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3傳輸至信號(hào)檢測(cè)模塊5進(jìn)行閾值判斷，通過檢測(cè)采樣后數(shù)字信號(hào)的功率譜來判斷原光纖微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)I是否存在擾動(dòng)，當(dāng)采樣后數(shù)字信號(hào)的幅值平方累加結(jié)果超過預(yù)先設(shè)定的閾值時(shí)，則判斷光纖微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)I存在擾動(dòng)，則采樣后數(shù)字信號(hào)需輸入至FIFO模塊6進(jìn)行模式分類處理，如果小于預(yù)先設(shè)定的閾值，則原光纖微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)I不存在擾動(dòng)，采樣后數(shù)字信號(hào)無需處理，丟棄即可，并等待接收順次到來的其他采樣后數(shù)字信號(hào)進(jìn)行閾值判斷。步驟三DSP模塊14和FPGA模塊13數(shù)據(jù)傳輸程序所述的FIFO模塊6被采樣后數(shù)字信號(hào)填滿后，通過向數(shù)據(jù)交換控制模塊7發(fā)送中斷信號(hào)通知DSP模塊14有代表擾動(dòng)的采樣后數(shù)字信號(hào)需從FPGA模塊13傳輸至DSP模塊14。數(shù)據(jù)交換控制模塊7檢測(cè)到FIFO模塊6中斷信號(hào)后，控制DSP模塊14啟動(dòng)EDMA的傳輸方式將采樣后數(shù)字信號(hào)從FPGA模塊13內(nèi)的FIFO模塊6直接讀取到緩存模塊8當(dāng)中，在緩存模塊8中開辟兩個(gè)和FIFO模塊6同樣大小的空間，放置來自FPGA模塊的對(duì)應(yīng)FIFO數(shù)據(jù)(采樣后的數(shù)字信號(hào))。緩存模塊8中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可以直接讀取，加快數(shù)據(jù)的存取速度。步驟四特征提取過程所述的特征提取模塊9讀取緩存模塊8中存儲(chǔ)的采樣后的數(shù)字信號(hào)，對(duì)采樣控制模塊4采樣后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行小波分解，得到該信號(hào)的小波系數(shù)，并對(duì)小波系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得到該信號(hào)的特征向量。步驟五分類器模型訓(xùn)練過程采樣后數(shù)字信號(hào)的特征向量經(jīng)特征提取模塊9保存后發(fā)送給分類器模型訓(xùn)練模塊10，求解信息熵，以信息熵作為代表擾動(dòng)的光纖微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)I的特征向量，分類器模型訓(xùn)練模塊10利用其所得到的代表多組不同種類的來自光纖微振動(dòng)傳感器的擾動(dòng)信號(hào)的特征向量，基于支持向量機(jī)的方法，評(píng)估每?jī)深愋盘?hào)之間的最優(yōu)分類面，確定分類器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，求解支持向量機(jī)的最優(yōu)分類面，確定分類器支持向量機(jī)方法模型。最終得到代表各種擾動(dòng)類型的微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)的分類器支持向量機(jī)方法模型，
步驟六模式分類器測(cè)試過程對(duì)采樣后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行擾動(dòng)類型識(shí)別要進(jìn)行兩個(gè)階段，首先建立分類器支持向量機(jī)方法模型，然后才可以依靠此方法模型對(duì)后續(xù)的采樣后數(shù)字信號(hào)進(jìn)行擾動(dòng)類型識(shí)別。當(dāng)分類器支持向量機(jī)方法模型確定后，后續(xù)的采樣后數(shù)字信號(hào)從特征提取模塊9進(jìn)入分類器模型測(cè)試模塊11，在分類器模型訓(xùn)練模塊10當(dāng)中確定了的分類器模型控制下，得到擾動(dòng)類型識(shí)別的分類結(jié)果輸出12。
權(quán)利要求
1.一種基于DSP和FPGA的光纖微振動(dòng)傳感器的模式識(shí)別系統(tǒng),其特征在于包括光電轉(zhuǎn)換模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、FPGA模塊和DSP模塊；所述的FPGA模塊包括采樣控制模塊、信號(hào)檢測(cè)模塊和FIFO模塊；所述的DSP模塊數(shù)據(jù)交換控制模塊、緩存模塊、特征提取模塊、分類器模型訓(xùn)練模塊和分類器模型測(cè)試模塊； 光纖微振動(dòng)傳感器向光電轉(zhuǎn)換模塊輸出光纖微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換模塊完成從光強(qiáng)信號(hào)到模擬電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)變，得到模擬電壓信號(hào)并輸出至模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊中，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊完成對(duì)模擬電壓信號(hào)的采樣，得到能夠恢復(fù)原光纖微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)主要特征的采樣后數(shù)字信號(hào)，實(shí)現(xiàn)將經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換的光纖微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊還與FPGA模塊中的采樣控制模塊連接，控制模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的采樣過程；采樣后數(shù)字信號(hào)由模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊傳輸至信號(hào)檢測(cè)模塊進(jìn)行閾值判斷，閾值判斷采用功率譜法，對(duì)采樣后數(shù)字信號(hào)的幅值進(jìn)行平方，并將平方結(jié)果累加，當(dāng)累加的采樣后數(shù)字信號(hào)數(shù)量達(dá)到和擾動(dòng)持續(xù)時(shí)間相對(duì)應(yīng)的數(shù)量時(shí)，將累加結(jié)果與閾值進(jìn)行比較來判斷原光纖微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)是否存在擾動(dòng)，當(dāng)累加的采樣后數(shù)字信號(hào)幅值平方結(jié)果超過閾值時(shí)，則判定原光纖微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)存在擾動(dòng)，則采樣后數(shù)字信號(hào)需輸入至FIFO模塊進(jìn)行模式分類處理，如果小于閾值，則判斷光纖微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)不存在擾動(dòng)，采樣后數(shù)字信號(hào)無需處理，丟棄即可，并等待接收順次到來的其他采樣后數(shù)字信號(hào)進(jìn)行閾值判斷； 所述的FIFO模塊被采樣后數(shù)字信號(hào)填滿后，通過向數(shù)據(jù)交換控制模塊發(fā)送中斷信號(hào)通知DSP模塊有代表擾動(dòng)的采樣后數(shù)字信號(hào)需從FPGA模塊傳輸至DSP模塊，數(shù)據(jù)交換控制模塊檢測(cè)到FIFO模塊的中斷信號(hào)后，控制DSP模塊啟動(dòng)EDMA的傳輸方式將采樣后數(shù)字信號(hào)從FPGA模塊內(nèi)的FIFO模塊直接讀取到緩存模塊當(dāng)中； 所述的特征提取模塊讀取緩存模塊中存儲(chǔ)的采樣后的數(shù)字信號(hào)，對(duì)采樣控制模塊采樣后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行小波分解，得到該信號(hào)的小波系數(shù)，并對(duì)小波系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得到該信號(hào)的特征向量，保存后發(fā)送給分類器模型訓(xùn)練模塊，求解信息熵，以信息熵作為代表擾動(dòng)的光纖微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)的特征向量，分類器模型訓(xùn)練模塊利用其所得到的代表多組不同種類的來自光纖微振動(dòng)傳感器的擾動(dòng)信號(hào)的特征向量，基于支持向量機(jī)的方法，評(píng)估每?jī)深愋盘?hào)之間的最優(yōu)分類面，確定分類器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，求解支持向量機(jī)的最優(yōu)分類面，確定分類器支持向量機(jī)方法模型；當(dāng)分類器支持向量機(jī)方法模型確定后，后續(xù)的采樣后數(shù)字信號(hào)從特征提取模塊進(jìn)入分類器模型測(cè)試模塊，在分類器模型訓(xùn)練模塊當(dāng)中確定了的分類器模型控制下，得到擾動(dòng)類型識(shí)別輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于DSP和FPGA的光纖微振動(dòng)傳感器的模式識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊采用的是12位差分輸入AD9235，采樣頻率為20Msps。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于DSP和FPGA的光纖微振動(dòng)傳感器的模式識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于所述的FPGA模塊采用Virtex系列的XC4VSX35型號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于DSP和FPGA的光纖微振動(dòng)傳感器的模式識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于所述的DSP模塊選擇TMS320C6747，其頻率為300M。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于DSP和FPGA的光纖微振動(dòng)傳感器的模式識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于所述的光電轉(zhuǎn)換模塊為SPF1200SF-D08型號(hào)的PINFET探測(cè)模塊和濾波模塊，該P(yáng)INFET探測(cè)模塊工作波長(zhǎng)為1000-1650nm，采用正負(fù)5V電壓供電。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于DSP和FPGA的光纖微振動(dòng)傳感器的模式識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊采用的AD9235是12位差分輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
7.一種基于DSP和FPGA的光纖微振動(dòng)模式識(shí)別方法，其特征在于包括以下幾個(gè)步驟 步驟一采樣控制過程 FPGA模塊和DSP模塊上電后，F(xiàn)PGA模塊和DSP模塊分別加載啟動(dòng)程序，對(duì)各子系統(tǒng)進(jìn)行初始化，然后FPGA模塊啟動(dòng)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊在采樣控制模塊的控制下開始對(duì)經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后的光纖微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行采樣，F(xiàn)PGA模塊的信號(hào)檢測(cè)模塊采用雙FIFO，并將采樣后數(shù)字信號(hào)填充信號(hào)檢測(cè)模塊內(nèi)雙FIFO當(dāng)中的一個(gè)FIFO，當(dāng)此FIFO被數(shù)據(jù)填滿之后，把實(shí)時(shí)采樣通道切換到另外一個(gè)FIFO繼續(xù)進(jìn)行信號(hào)填充，同時(shí)通知信號(hào)檢測(cè)模塊讀取已經(jīng)填滿的FIFO，兩個(gè)FIFO依次輪換，實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采 樣，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊還與FPGA模塊中的采樣控制模塊連接，控制模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的采樣過程； 步驟二 微振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)過程 采樣后數(shù)字信號(hào)由模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊傳輸至信號(hào)檢測(cè)模塊進(jìn)行閾值判斷，通過檢測(cè)采樣后數(shù)字信號(hào)的功率譜來判斷原光纖微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)是否存在擾動(dòng)，當(dāng)采樣后數(shù)字信號(hào)的幅值平方累加結(jié)果超過預(yù)先設(shè)定的閾值時(shí)，則判定原光纖微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)存在擾動(dòng)，則采樣后數(shù)字信號(hào)需輸入至FIFO模塊進(jìn)行模式分類處理，如果小于預(yù)先設(shè)定的閾值，則判斷光纖微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)不存在擾動(dòng)，采樣后數(shù)字信號(hào)無需處理，丟棄即可，并等待接收順次到來的其他采樣后數(shù)字信號(hào)進(jìn)行閾值判斷； 步驟三DSP模塊和FPGA模塊數(shù)據(jù)傳輸程序 FIFO模塊被采樣后數(shù)字信號(hào)填滿后，通過向數(shù)據(jù)交換控制模塊發(fā)送中斷信號(hào)通知DSP模塊有代表擾動(dòng)的采樣后數(shù)字信號(hào)需從FPGA模塊傳輸至DSP模塊，數(shù)據(jù)交換控制模塊檢測(cè)到FIFO模塊中斷信號(hào)后，控制DSP模塊啟動(dòng)EDMA的傳輸方式將采樣后數(shù)字信號(hào)從FPGA模塊內(nèi)的FIFO模塊直接讀取到緩存模塊當(dāng)中； 步驟四特征提取過程 特征提取模塊讀取緩存模塊中存儲(chǔ)的采樣后的數(shù)字信號(hào)，對(duì)采樣控制模塊采樣后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行小波分解，得到該信號(hào)的小波系數(shù)，并對(duì)小波系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得到該信號(hào)的特征向量; 步驟五分類器模型訓(xùn)練過程 采樣后數(shù)字信號(hào)的特征向量經(jīng)特征提取模塊保存后發(fā)送給分類器模型訓(xùn)練模塊，求解信息熵，以信息熵作為代表擾動(dòng)的光纖微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)的特征向量，分類器模型訓(xùn)練模塊利用其所得到的代表多組不同種類的來自光纖微振動(dòng)傳感器的擾動(dòng)信號(hào)的特征向量，基于支持向量機(jī)的方法，評(píng)估每?jī)深愋盘?hào)之間的最優(yōu)分類面，確定分類器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，求解支持向量機(jī)的最優(yōu)分類面，確定分類器支持向量機(jī)方法模型，最終得到代表各種擾動(dòng)類型的微振動(dòng)傳感器輸出信號(hào)的分類器支持向量機(jī)方法模型； 步驟六模式分類器測(cè)試過程當(dāng)分類器支持向量機(jī)方法模型確定后，后續(xù)的采樣后數(shù)字信號(hào)從特征提取模塊進(jìn)入分類器模型測(cè)試模塊，在分類器模型訓(xùn)練模塊當(dāng)中確定了的分類器模型控制下，得到擾動(dòng)類型識(shí)別輸出。
全文摘要
本發(fā)明提出一種基于DSP和FPGA的光纖微振動(dòng)模式識(shí)別系統(tǒng)及其識(shí)別方法，屬于光纖微振動(dòng)傳感技術(shù)領(lǐng)域。所述的基于DSP和FPGA的光纖微振動(dòng)傳感器的模式識(shí)別系統(tǒng)，包括光電轉(zhuǎn)換模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、FPGA模塊和DSP模塊。所述的FPGA模塊包括采樣控制模塊、信號(hào)檢測(cè)模塊和FIFO模塊。所述的DSP模塊數(shù)據(jù)交換控制模塊、緩存模塊、特征提取模塊、分類器模型訓(xùn)練模塊和分類器模型測(cè)試模塊。本發(fā)明提出的信號(hào)模式識(shí)別裝置及其識(shí)別方法能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)微振動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)類型進(jìn)行識(shí)別，降低光纖微振動(dòng)傳感器的誤報(bào)警率，實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖微振動(dòng)傳感器信號(hào)的在線實(shí)時(shí)模式識(shí)別。
文檔編號(hào)G01H9/00GK102853897SQ20121007404
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月20日
發(fā)明者李彥, 梁正桃, 李立京, 林文臺(tái), 尚靜, 王明, 李勤, 鐘翔, 姜漫 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)