[发明专利]一种针对光纤传感振动信号识别方法与系统

说明书

本发明公开了一种针对光纤传感振动信号识别方法，首先对光纤电缆中的光信号进行调制；采集光纤电缆中的振动信号；对振动信号进行监控，初步判断是否存在异常端点信号；若存在异常端点信号，则从异常端点信号中截取异常信号，进入下一步；否则重复执行本步骤；对截取的异常信号进行解调得到待识别分析的一维振动信号；将一维振动信号转化为传感信号听觉显著性二维图像；基于传感信号听觉显著性二维图像判断异常信号是否为扰动信号；若异常信号为扰动信号，则进入下一步；否则返回对采集的振动信号进行监控；对扰动信号发生地点进行定位。本发明实现了光纤传感振动信号的快速、准确识别，解决光纤传感扰动信号检测识别率低的技术问题。

技术领域

本发明属于信号检测技术领域，具体涉及一种针对光纤传感振动信号识别方法及系统。

背景技术

非法入侵和破坏性行为对军事基地、通信电缆、输油气管道及周界安防等基础设备、设施的安全造成严重威胁。针对危及电缆、管道安全及安防系统的各种非法入侵和破坏性行为(以下简称扰动信号)，及时、准确地有效识别具有重要的研究价值和现实意义。

分布式光纤传感扰动检测技术，因其抗电磁干扰能力强、灵敏度高、动态范围大、便于快速捕捉和高精度监测动态变化信息等技术优点，日益成为入侵行为安全监测的主流技术。然而，受自然环境复杂多变、光路噪声及线路散射噪声等客观因素的影响，以及外界入侵及破坏性行为所呈现的随机性和多样性，致使光纤传感扰动信号检测方法在提高识别率、降低虚警率方面存在实质性难点。因此需要一种简单、快速、准确的方法及系统来检测光纤传感器信号，实现对扰动信号快速准确的识别。

在自然界，动物在长期与环境的适应交互中，其传感信号听觉感知行为具备很好的柔性自愈能力，其感知过程是良态适定的。听觉系统在听音辨物方面表现出卓越的性能，即使在嘈杂的环境中，也可以自适应改善各种复杂环境下的输入损失，利用先验知识和目标特征调节认知行为达到准确检测和识别声音信号的目的。这恰好与复杂环境下分布式光纤振动传感扰动信号实时检测任务具有深刻的相似性。

现有的分布式光纤传感入侵信号检测方法大都从改进光路结构优化设计，辅之以智能计算的方法进行弥补。但是，获取扰动信号完备信息较为困难，再加上扰动信号的不确定性和随机性，即便增加先验知识也难以构建完备的知识数据库，使得现有数据驱动的检测方法仍然解决不了这样的病态不适定问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种针对光纤传感振动信号识别方法及系统，实现光纤传感振动信号的快速、准确识别，解决光纤传感扰动信号检测识别率低的技术问题。

本发明采用如下技术方案，一种针对光纤传感振动信号识别方法，具体步骤如下：

S1：对光纤电缆中的光信号进行调制；

S2：采集光纤电缆中的振动信号；

S3：对采集的振动信号进行监控，初步判断是否存在异常端点信号；若存在异常端点信号，则从异常端点信号中截取异常信号，进入步骤S4；若不存在异常端点信号，则重复执行步骤S3；

S4：对截取的异常信号进行解调得到待识别分析的一维振动信号；

S5：将一维振动信号转化为传感信号听觉显著性二维图像；

S6：基于传感信号听觉显著性二维图像判断异常信号是否为扰动信号；若异常信号为扰动信号，则进入步骤S7；若判断异常信号不是扰动信号，则返回步骤S3；

S7：对扰动信号发生地点进行定位。

优选地，所述步骤S3中判断是否存在异常端点信号的方法为短时能量判别法。

优选地，所述步骤S5将一维振动信号转化为传感信号听觉显著性二维图像的步骤如下：

51)对解调后的一维振动信号利用快速傅里叶变换，获取信号时频图像；