[发明专利]防区型光纤扰动周界安防系统及入侵扰动快速判定方法

权利要求书

1.一种基于判断有无扰动算法的防区型光纤扰动周界安防系统，其特征在于该系统包括多个防区，每一个防区有独立的传感光路部分、中控识别模块和通讯、报警模块，以及各防区共同连接的计算机，其中：

传感光路部分：基于光纤干涉原理，采用Michelson或M-Z光纤干涉原理产生干涉信号，实时监测外界信号；光路的具体结构是：激光器发出的光信号经隔离器输入2╳2耦合器的一个输入端口，2╳2耦合器的两个输出端口分别连接第一传感光纤F1和第二传感光纤F2，第一传感光纤F1和第二传感光纤F2的末端分别连接第一法拉第旋转镜和第二法拉第旋转镜，两路反射光在2╳2耦合器输入端的另一端口干涉出射并输入光电探测器；

光电探测器：用于接收由2╳2耦合器输入端口出射的干涉光信号并转换成电压信号；

中控识别模块：与光电探测器连接，采用FPGA实现信号处理功能，采集光电探测器的电压信号，进行数据处理，进而判断外界有无入侵扰动信号；

通讯、报警模块：该模块分别连接中控识别模块和公共计算机，一是通过与中控识别模块进行通信，调整中控识别模块中进行数据处理的相关参数，同时接收中控识别模块判断出来的外界是否存在有入侵扰动信号的报警信息，二是与计算机进行通信，将中控识别模块判断出来的报警信息上传至计算机，控制软件界面记录报警信息，发出报警蜂鸣声；

计算机：与各防区内的通讯、报警模块连接，用于接收各防区内通讯、报警模块上传的存在有入侵扰动信号的报警信息；同时构建防区型光纤扰动周界安防系统的用户使用界面，用户根据不同的需要自行绘制防区地图，当外界有入侵扰动信号时，能够定位到是哪个防区产生报警，记录报警信息，点亮该防区的报警指示灯并发出报警蜂鸣声。

2.一种采用权利要求1所述的防区型光纤扰动周界安防系统的入侵扰动快速判定方法，其特征在于该方法包括：

第1、光源发出的光经过各防区内的2╳2耦合器后分成两路相同的光，分别进入第一传感光纤F1和第二传感光纤F2，两路反射光再经2╳2耦合器输入端的另一端口出射并输入光电探测器，当外界有扰动时，两束光会发生不同的相移，再次相遇时干涉产生变化；

第2、光电探测器将接收到的干涉信号转变为电信号后送入中控识别模块，在中控识别模块中采用入侵扰动快速判定方法进行数据处理，即通过计算信号的频率能量分布进而快速高效地判断是否有入侵扰动；

第3、各防区内的通讯、报警模块一方面与中控识别模块进行通信，调整中控识别模块中进行数据处理的参数，同时接收中控识别模块判断出来的外界是否存在有入侵扰动信号的报警信息；另一方面与公共计算机进行通信，将各防区内的中控识别模块判断出来的报警信息上传至计算机，由计算机定位是哪个防区产生报警，一旦判断为有入侵信号，立刻通过计算机相应的软件界面发出报警信息，点亮有入侵信号的防区的报警指示灯并发出报警蜂鸣声。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于第2步所述的入侵扰动快速判定方法，该方法是通过全相位滤波器计算目标频带内的信号能量分布，来实现快速高效地判断有无扰动信号，具体判定过程如下：

第2.1、根据扰动信号频率范围以及环境噪声在中控识别模块中构造全相位滤波器，设置频率向量矩阵M的阶数N和通道数P，选择汉宁窗生成卷积窗，构造全相位滤波器；频率向量                                               满足对称性，形成的频率向量矩阵可表示为，

这里将的行数称为通道数，列数则为全相位滤波器的阶数；

第2.2、将光电探测器输出的电信号数据等分成K段，记作；将用第2.1步构建的全相位滤波器进行滤波，每个滤波通道都会产生一个能量值，能量值是信号幅度的模的平方；个能量值之和为该段数据的信号能量，记为；

第2.3、设定有无扰动的判定方法，按照最大值判定法或者超过阈值个数判定法将第2.2步得到的K个能量值进行比对，得到最终的结果；

方法一：最大值判定法，即经过处理后的能量最大值超过阈值，则判定为有扰动；

方法二：超过阈值个数判定法，即经过处理后的能量值超过阈值的个数大于设定个数时判定为有扰动；

具体采用哪种判定条件根据现场环境综合设定。