LabWindows基于地震动探测的目标识别系统设计(2)
1.1 课题研究的背景及意义
如今的战场，信息瞬息万变，实时而准确地获取敌方信息变得更为重要，这有利于己方抓住战机充分发挥出最大作战效能，并能减少很大消耗和损失[3]。现今的军事主动权的决定因素不再单单是武装力量的强弱，更多决定于对信息的掌握[4]。如今的作战空间已慢慢发生了改变，作战空间已经是陆、海、空、天、电子信息五文空间，并逐步向地下和超远程发展[5]，在此体系中，地面侦察是不可缺少的一文。因为地面探测系统在一定程度上可以无视复杂的地形地貌来发挥作用，而无线电探测，红外线探测等手段在复杂地形或者敌方的精心伪装下就作用有限了 [6] [7]。
地震动探测作为地面侦察体系中的重要部分，它的优点主要有[4][5][6][8]：
（1）探测距离远；
（2）属于无源被动式探测技术中的一种，相对于红外探测，光学探测等主动式探测，它隐蔽性更好，也减少了被敌方利用进行电子欺骗的可能；
（3）可全天候工作，受天气影响较小；
（4）体积小，质量轻；
（5）布设灵活、方便，布设方式多样，可以通过空投、人工布设或火炮抛射等方式布设；
（6）抗干扰能力和生存能力强，获取情报准确、及时。
地震动探测在军事方面无疑有着巨大作用，在民用上同样别有建树。它可用于对重要物品的保卫，交通方面的监视等[9]。基于地震动探测的各种作用，对于它的研究与实践十分必要。
1.2 国内外发展状况
1.3 本文主要工作
本课题要求搭建一个基于地震动传感器的地震动探测实验系统，包含硬件和软件。本课题研究主要意义是为本科生“地震动探测技术”的课程实验提供实验手段和直观形象的地震动探测演示效果。要求：
（1） 选择适当的电路及芯片搭建地震动探测实验系统，绘制电路原理图、PCB图；
（2） 选用合适算法，利用Labwindows软件编写控制程序，实现算法设计和必要的结果显示功能；
2 地震动信号简介
2.1 地震波的形成与传播
人员车辆等在地面行进，会对地面产生作用力，使地面在其平衡位置附近产生形变，形变沿地面传播形成地震波。
按照波的传播规律，地震波可以分为两类：体波和面波。体波又可以分为横波与纵波两种。纵波又称为压缩波、疏密波或无旋波，是体积形变，其传播方向与地面质点的垂直于波的传播方向，它能使介质发生压缩和膨胀现象。在理想均匀介质中，纵波的波速可用式2.1表示：
（2.1）
横波又称剪切波、等体积波或者旋转波，是剪切形变，其传播方向与纵波的传播方向垂直，它能引起介质的剪切型波动。在理想均匀介质中，横波的波速可用式2.2表示：
(2.2)
其中λ表示拉梅常数；ρ表示介质的体积密度；μ表示介质的剪切模量。
面波是体波在一定条件下形成相长干涉并叠加产生出的能量较强、频率较低的次生波。面波主要沿着地面的分界面传播，其能量随着深度增加而急剧衰减。面波有两种，瑞雷波和乐夫波。瑞雷波又称表面波，它能使介质发生剪切形变和膨胀，沿自由表面传播时，介质质点的合成运动轨迹呈椭圆形。在同一介质中，瑞雷波波速比横波略小