[发明专利]地表挖掘作业与地下光缆相对位置的识别方法及装置

权利要求书

1.地表挖掘作业与地下光缆相对位置的识别方法，地下光缆上均匀分布有多个采样点，其特征在于，

所述识别方法包括以下步骤：

步骤一：采集光缆采样点处的振动信号，

步骤二：对采集到的振动信号进行分帧处理，获得Q帧振动信号，每帧振动信号包括N个采样时刻，Q和N均为正整数，

步骤三：分别对每一帧振动信号进行S变换，获得每帧振动信号的中频带时间平均S变换系数，

步骤四：根据每帧振动信号的中频带时间平均S变换系数计算每帧振动信号的中频带除噪功率值，

步骤五：选取超出预设阈值的中频带除噪功率值所对应的每一帧振动信号，

步骤六：当步骤五选取出的所有帧振动信号中连续帧的个数在预设范围内，则这些连续帧振动信号对应的采样点处存在挖掘作业，根据存在挖掘作业采样点的位置获得挖掘作业与地下光缆的相对位置；

步骤四中，

首先，根据下式获得中频带时间平均S变换系数的上包络值U[m,q,k]：

其中，γ为包络幅度平滑系数，U[m,q,k]为S_t-average[m,q,k]的上包络值，S_t-average[m,q,k]为第m个采样点第q帧振动信号在频率k下的中频带时间平均S变换系数；

然后，根据下式获得每帧振动信号的中频背景功率N[m,q,k]：

其中，β为包络功率平滑系数，N[m,q,k]为第m个采样点第q帧振动信号在频率k下的中频背景功率，f_L和f_H分别为预设频率范围的下限和上限；

最后，根据下式获得每帧振动信号的中频带除噪功率值MDP(m,q)：

其中，MDP(m,q)为第m个采样点第q帧振动信号的中频带除噪功率值。

2.根据权利要求1所述的地表挖掘作业与地下光缆相对位置的识别方法，其特征在于，步骤三中，

首先，对每一帧振动信号按照S变换原理进行分解；

然后，根据分解后的结果计算S变换系数；

最后，将每帧振动信号所有采样时刻的S变换系数在时间维度上进行平均，获得每帧振动信号在预设频率范围内的中频带时间平均S变换系数。

3.根据权利要求2所述的地表挖掘作业与地下光缆相对位置的识别方法，其特征在于，

根据下式对每一帧振动信号按照S变换原理进行分解：

其中，为第m个采样点第q帧振动信号经过傅里叶变换后在频率下的幅值，n＝0,1,2,...,N-1，T为每帧振动信号的采样时刻间隔，

x[m,q,dT]为第m个采样点第q帧振动信号中第dT个采样时刻的时域信号，d＝1,2,...,N；

根据下式获得S变换系数：

其中，为第m个采样点第q帧振动信号中第jT个采样时刻在频率下的系数，j＝1,2,...,N，p为S变换参数，取值为p＝0,1,2,...,N-1，u＝1,2,...,N-1；

根据下式将每帧振动信号所有采样时刻的S变换系数在时间维度上进行平均，获得每帧振动信号在预设频率范围内的中频带时间平均S变换系数：

其中，S_t-average[m,q,k]为第m个采样点第q帧振动信号在频率k下的中频带时间平均S变换系数，f_L和f_H分别为预设频率范围的下限和上限。

4.根据权利要求1、2或3所述的地表挖掘作业与地下光缆相对位置的识别方法，其特征在于，设光缆上采样点的总数为M，M为正整数，

步骤一中，采集光缆上第m个采样点处的振动信号，m＝1,2,...,M，

在步骤六之后，判断m是否等于M，是则结束识别，否则使m＝m+1，然后返回步骤一。

5.根据权利要求1、2或3所述的地表挖掘作业与地下光缆相对位置的识别方法，其特征在于，步骤一中，同时采集光缆上所有采样点处的振动信号，或同时采集光缆上多个采样点处的振动信号。