Measurement of magnetic signals of vehicles with denoising by matched filtering with FPGA FFT processor

• Autorzy: Jakubiuk K. , Czyżak M. , Smyk R. , Wołoszyn M.

Warianty tytułu

PL

Pomiar sygnałów magnetycznych od pojazdów z odszumianiem wspomaganym filtracją dopasowaną z użyciem procesora FFT w technologii FPGA

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The work describes the sensor subsystem for the magnetic signals of vehicles based on measuring the magnetic flux density as well as denoising unit. For this purpose a set of wireless magnetic sensors is used that allows to monitor the movement of vehicles at airports, seaports and border check-points. The measured signalls serve for detection and identification of vehicles. Since every vehicle is built of ferromagnetic components it perturbs the uniformity of the Earth magnetic field. This perturbation can be measured with the use of fluxgate sensors. In order to improve the signal-to-noise ratio the differential setting of the sensorsand the matched filtering based on the FFT FPGA core are applied. Such approach makes easier the detection and identification of objects. In this work the measurement subsystem, the realization of the matched filter based on the FFT FPGA processor and the results of simulation and experimental research are presented.

PL

W artykule przedstawiono podsystem czujników do pomiaru sygnałów magnetycznych od pojazdów, oparty na pomiarze indukcji magnetycznej. Do tego celu zastosowano zestaw czujników magnetycznych pracujących bezprzewodowo, który pozwala na monitorowanie ruchu pojazdów na lotniskach, w portach i punktach kontroli granicznej. Mierzone sygnały pozwalają na wykrywanie i identyfikację pojazdów. Ze względu na fakt, że każdy pojazd jest zbudowany z elementów ferromagnetycznych, które zaburzają pole magnetyczne Ziemi, zaburzenie to można zmierzyć przy zastosowaniu trójosiowych magnetometrów transduktorowych. W celu poprawienia stosunku sygnału do szumu zastosowano pomiar różnicowy i filtrację dopasowaną zrealizowaną w oparciu o procesor wykorzystujący jądro FFT w układzie FPGA. Takie podejście ułatwia wykrywanie i identyfikację obiektów. W pracy opisano system pomiarowy, realizację filtru dopasowanego wykorzystującego procesor FFT oraz rezultaty symulacji i badań eksperymentalnych (Pomiar sygnałów magnetycznych od pojazdów z odszumianiem wspomaganym filtracją dopasowaną z użyciem procesora FFT w technologii FPGA)

Słowa kluczowe

EN

magnetic flux density; fluxgate magnetometer; matched filtering; discrete Fourier transform; FPGA

PL

indukcja magnetyczna; magnetometr transduktorowy; filtracja dopasowana; dyskretna transformata Fouriera; FFT; FPGA

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 88, nr 12b
• Strony: 319--324
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys.

Twórcy

autor

Jakubiuk K.

autor

Czyżak M.

autor

Smyk R.

autor

Wołoszyn M.

• Politechnika Gdańska, Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Informatyki,

Bibliografia

• [1] Sampey H. R., Vehicle magnetic imaging, (1984) - Numerics, Vanderbilt, PA
• [2] The Vehicle Detector Clearinghouse, A Summary of Vehicle Detection and Surveillance Technologies used in Intelligent Transportation Systems (2007)
• [3] Marshal l S. V., Vehicle Detection Using a Magnetic Field Sensor, IEEE Trans. Vehicular Technology, 27, (1978), n.5, 64-68
• [4] Caruso M. J., Smi th C. H., S chneider R., A New Perspective on Magnetic Field Sensing, 15, (1998) Sensors Magazine, n. 12, 34-46
• [5] Lenz J. E., A Review of Magnetic Sensors, Proc. of the IEEE, 78 (1990), n. 6, 973-989
• [6] Ripka P., Review of Fluxgate Sensors, Sensors and Actuators A, 33, (1996) 129-141
• [7] Ramsden R., Measuring Magnetic Field with Fluxgate Sensors, Sensors, (1994) n.9, 87-90
• [8] Bartington Instruments , (2012) Mag566 Low Power Three-Axis Magnetic Field Sensor
• [9] Richards M. A., Fundamentals of Radar Signal Processing, (2005) McGraw-Hill
• [10] Xilinx, LogiCORE IP Fast Fourier Transform v 7.1 DS260, (2011) March 1