[发明专利]基于地震波的地下入侵监测系统

权利要求书

1.一种基于地震波的地下入侵监测系统，其特征在于，该地下入侵监测系统包括地震波探测传感器(1)、电源控制单元(2)、数据采集单元(3)、通信控制单元(4)、计算机单元(5)和报警单元(6)，地震波探测传感器(1)拾取震动信号后送入数据采集单元(3)，将模拟信号转变为数字信号，并通过通信控制单元(4)，将数字信号传给计算机单元(5)，计算机单元(5)将接收到的信号进行预处理，对于一些自然噪音和工频干扰信号采用数字滤波的方法将其滤除，将预处理后的信号进行相应的分析，首先进行定位计算，找出地震波的激发地点，也就是判断入侵的发生地点，然后对滤波后的信号进行特征提取，采用过零分析滤波后的信号，即在时域中对信号幅值与设定阈值比较，计算并统计滤波后的信号越过阈值的次数，形成不同目标特征的样本库，实现1、车辆行驶，2、人员行走，3、动物移动，4、人工挖掘，5、机械挖掘，6、电动工具挖掘，7、凿挖墙壁等行为的区分，然后对滤波后的信号进行模式识别，主要是对采集并提取特征的地震波信号和特征库进行比对，进行模式识别，模式识别采用BP神经网络的方法，神经网络的输出为上述7种行为，通过大量的数据对构造的神经网络进行训练，符合某种行为时神经网络对应节点输出为1，其余则为0，从而判断出地震波信号的行为和趋势，根据建立的特征库，在本发明所述的地震波监测系统执行目标监测任务时，只要运动目标或人类的行为产生的地震波信号被布置的震波探测传感器(1)接收到，数据采集单元(3)就对运动目标地震波信号进行现场采集，将采集的信号进行特征提取后与样本库中的标准特征信号分别进行比较，找出特征最相似的作为识别结果，在计算机单元(5)上的三维立体地图上显示，从而实现入侵监测的目的。

2.根据权利要求1所述的基于地震波的地下入侵监测系统，其特征在于，所述的地震波探测传感器(1)可以是以一维的，也可以是三维的，可以安装在野外或者地下，对应一个完整的监控区域，地震波探测传感器(1)安装的位置应在三维空间上覆盖整个监测区域，并保证均匀分布从而使整个监测区的事件记录具有相同的效果，且必须避免所有的地震波探测传感器(1)布置在一个两维平面上。

3.根据权利要求1所述的基于地震波的地下入侵监测系统，其特征在于，通过检测到的地震波，执行相应的定位程序后，可以判断出地震波激发的地点，执行定位算法时，地震波探测传感器(1)布置时，每4个传感器为1组，在传感器布置的区域内，如果出现运动物体或人类的行为激发出地震波，已知的是各个传感器的坐标和它所接收到信号的时刻，不知道的是震源发生的位置和时刻。设震源位置的空间坐标为(x，y，z)，发生时刻为t，第i个传感器坐标为(x_i，y_i，z_i)，传感器检测到的时刻为t_i，声波传播的平均速度为v，在震源和第i个传感器之间的走时方程为：

(x_i-x)²+(y_i-y)²+(z_i-z)²＝v²(t_i-t)²(i＝1，2，3，4)    (1)

在三维空间中定位一个未知点的坐标位置(x，y，z)和发震时刻t，通过已知四个以上的固定点坐标，即基于地震波的地下入侵监测系统监测过程中只要有四个地震波探测传感器(1)来接受一个震动信号，就能把一个入侵行为的起始地点定位出来。