[发明专利]一种分布式光纤振动传感系统扰动事件识别及定位方法

摘要

本发明公开一种分布式光纤振动传感系统扰动事件识别及定位方法，其根据信号超过一定阈值的峰的位置和数量，得到光纤中每点前后范围内出现的峰的个数，判定是否有扰动事件发生，在没有扰动事件时，通过限幅一阶惯性滤波方法提取背景；在有扰动事件发生时，根据背景获得扰动事件的时空端点，在该区域范围内拟合得出背景事件概率密度函数，用EM算法迭代求解区域内包含背景的事件峰的混合高斯分布各参数，包括各高斯成分的比重、期望、协方差矩阵，将以上各参数和背景事件概率密度函数的各参数以及区域内事件峰的总数送入分类器，对扰动类型进行判别，各高斯成分的期望代表了事件的空间位置。

主权项

一种分布式光纤振动传感系统扰动事件识别及定位方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：1)信号预处理：以ΔT作为一帧信号的时间长度，记录第i帧信号中强度超过阈值λ的峰在光纤中的位置j，统计第i帧信号中的峰的总数Xi，计数光纤中每个采样点前后范围内出现的峰的个数，并将其作为该采样点在该帧时间内发生扰动事件的频次N(i,j)，所述采样点在光纤中是均匀分布的，其间距为1米，为指定的长度值；2)判断是否有扰动事件发生：判断(Xi‑Xi‑a)是否超过峰的数量判定阈值C，其中a为正整数，Xi‑a为第i‑a帧信号中峰的总数；将第i帧信号的各点频次N(i,j)去除最大10个值和最小10个值，判断所得结果的峰峰值是否超过N(i,j)峰峰值判定阈值D，按照以下条件判定第i帧是否有扰动事件发生：只要上述两项判断中的一项超过相应的阈值，则判定有扰动事件发生，记录i作为扰动事件时间范围，否则判定没有扰动事件；其中阈值C、D均根据上一周期的背景提取结果和分类识别结果修正；3)根据第i帧信号的各点频次N(i,j)和第i帧之前所有帧信号的各点频次，提取得到第i帧的背景信息，对于第i帧信号有扰动事件发生的，进入步骤4)，对于第i帧信号没有扰动事件发生的，直接进入步骤5)；4)扰动事件时空端点检测：根据当前帧的背景信息确定当前帧的端点检测阈值d(i,j),提取当前帧信号各点频次N(i,j)超过端点检测阈值d(i,j)的空间范围，将该空间范围与步骤2)确定的扰动事件时间范围组成扰动事件的时空范围，取该时空范围在时间上的最大、最小值和空间上的最大、最小值作为矩形区域的边界，得到扰动事件的矩形时空范围；5)特征提取；根据当前帧的背景信息，计算矩形时空范围内的背景事件概率密度函数；统计(N(i,j)‑Y(i,j))的峰的个数A和每个峰值坐标(im,jm)，m为峰值序号，A作为高斯成分的个数，峰值坐标(im,jm)作为迭代的初值，用期望最大化算法迭代求解矩形时空范围内事件峰的概率密度函数，得到各个高斯成分的系数、协方差矩阵和期望，所述事件峰的概率密度函数的形式为已知的背景事件概率密度函数和A个高斯分布的概率密度函数分别乘以各自对应的系数，然后求和，其中背景事件概率密度函数对应的系数为矩形时空范围内所有背景峰与总的峰数量之比，其中Y(i,j)为第i帧信号的背景信息；6)分类识别：将得到的各个高斯成分的系数、协方差矩阵、期望、背景事件概率密度函数的各参数、矩形区域的长宽、矩形区域内事件峰的总数送入分类器，判定事件类型；7)事件报警；根据分类识别的结果，发出报警信息。