[发明专利]一种光纤振动检测方法及装置

说明书

本发明公开了一种光纤振动检测方法及装置，其中，该方法包括：接收光纤振动测量序列，利用预先建立的振动信号检测模型对所述光纤振动测量序列进行振动信号检测，以提取疑似振源数据；以及利用序贯概率比检测模型对所述疑似振源数据进行检测，确认所述疑似振源数据是否为真实的振源。本发明通过过零检测模型和序贯概率比检测的关系，提出一种多级振源检测算法，振源检测的速度大大提高，也使虚警率稳定在一个可控范围内，同时提高对微弱振源的检测能力。

技术领域

本发明涉及光纤振动信号测量与随机信号处理技术领域，特别是涉及一种基于序贯概率比SPRT的光纤振动检测方法及装置。

背景技术

被称为城市“生命线”的地下管线错综复杂，在方便城市生活的同时，也会因施工不当、监管不利等存在很大的安全隐患，可能造成巨大的人员和财产损失，甚至称为当地居民的“夺命线”。因此，地下管线的安全预警尤为重要，是当前研究的重点之一。

目前应用的探测报警系统主要有以下几种方式：电子脉冲式围栏、微波墙式报警器、主动红外报警器、泄露电缆式周界探测报警系统、驻极体振动电缆报警系统和光纤传感器周界报警系统。与电传感器报警系统相比，光纤传感器在传感网络应用中具有非常明显的技术优势：在不需要任何户外有源器件(不需供电)的情况下能够提供长达100公里距离的安防监控，不受地形的高低、曲折、转弯、折弯等地形环境限制，打破了红外线、微波墙等只适用于视距和平坦区域使用的局限性。因此，利用光纤测量振动成为管道预警系统研究的主要方法。然而，如何对光纤检测信号进行合理有效地分析，建立什么样的事件模型才更更为有效，成为研究中的一大热点和难点。

现有的光纤振动信号处理还存在明显的不足，其设计思路一般是直接检测的方法，将检测到的信号直接传送到显示器，将杂波和噪声的幅度变化同时显示出来，对目标信号的检测能力由操作员对显示器的监视决定。如图1所示，为现有的光纤振动信号处理流程，研究工作集中在特征提取领域，提取信号的幅度特性，并将提取到的特性与门限比较，根据比较结果进行报警，这种方式误差大、报警不准确。并且，单级报警不能兼顾虚警和检测两方面的性能。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种基于SPRT的光纤振动检测方法及装置，能够降低虚警概率，并提高检测概率。

其中，当所述序贯概率比小于所述第一门限时，确定所述疑似振源数据不是真实的振源，并删除所述疑似振源数据；当所述序贯概率比小于所述第二门限时，执行所述接收光纤振动测量序列，并对所述光纤振动测量序列进行采样处理的步骤。

其中，利用预先建立的虚警概率模型、检测概率模型以及过零检测模型对接收到的光纤振动测量序列进行振动信号检测，得到不同虚警概率对应的检测概率以及存在振源和不存在振源时的振动信号的过零概率密度函数的比值，以提取疑似振源数据的步骤具体为：利用所述虚警概率模型和所述检测概率模型对所述光纤振动测量序列中的数据进行分析，得到不同虚警概率对应的检测概率；以及利用所述过零检测模型确定存在振源和不存在振源时的振动信号的过零概率密度函数的比值；以及利用所述不同虚警概率对应的检测概率以及所述过零概率密度函数的比值对所述光纤振动测量序列进行检测以提取所述疑似振源数据。

其中，当没有侦测到新的位置信息时，利用所述序贯概率比检测模型以及所述序贯概率比增量确定序贯概率比；其中，ΔL(k)＝ln[1-P_d]。

其中，所述光纤振动测量序列包含的数据包括信噪比、位置信息和过零率。

其中，所述第二检测模块还用于当所述判断模块确定所述序贯概率比小于所述第一门限时，确定所述疑似振源数据不是真实的振源，并删除所述疑似振源数据；当所述第二检测模块判断所述序贯概率比小于所述第二门限时，对所述疑似振源数据不作处理。