[发明专利]防入侵系统传感网络非均匀灵敏度节点的入侵检测与定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及安防技术及传感网络信号处理方法领域，具体涉及防入侵系统传感网络非均匀灵敏度节点入侵检测与定位方法。

背景技术

在防入侵系统传感网络中，准分布式的阵列传感节点无论采用传统电学传感器，还是采用具有抗强电磁干扰、无源的光纤传感器，由于网络各传感器节点自身硬件条件的差别以及安装条件、安装环境、围栏材质的差异，导致各节点传感器灵敏度不一致，或相同的入侵信号在各节点处的输出响应不同，影响真实入侵信号的准确检测和定位，因此需要对各个传感节点进行硬件和软件的一致性标定。于2008年10月22日公开的中国申请专利：200810059962.9就是为解决这一问题提出的针对一种震动电学传感器的一致性标定方法。然而随着防入侵监测周界的增加或传感网络规模的扩大，传感器节点数目会大大增加，一致性标定方法不仅麻烦且成本较高，而且标定后随着监测时间的增长，各节点传感器自身条件发生变化，或安装环境的差异导致传感网络中各节点的一致性仍会逐渐变差，系统需要每隔一段时间重新进行一致性标定，否则同样会影响防入侵系统检测的准确性。特别对于光学传感器来说，传感器灵敏度高，进行一致性标定比较困难，成本较高，而灵敏度不均匀的传感节点噪声能量差别较大，而且随时间有变化，如果某节点处的噪声能量与微弱入侵信号能量相当或大于入侵信号能量，会造成漏检或误检情况。对于多点入侵情况由于灵敏度的不均匀更加难以进行判断和识别。

发明内容

本发明所要解决的问题是：如何提供一种防入侵系统传感网络非均匀灵敏度节点的入侵检测与定位方法，该方法能克服现有技术中所存在的缺陷，无需进行一致性软件或硬件标定，检测的准确率高，误警率低。

本发明所提出的技术问题是这样解决的：提供一种防入侵系统传感网络非均匀灵敏度节点的入侵检测与定位方法，其特征在于，利用信号自身的相关特性，即有入侵的信号自相关时间长度大于无入侵的信号自相关时间长度，通过计算信号的自相关函数，比较非零时延抽头处的信号相关系数值，来辨别入侵信号的有无。无入侵的信号主要由系统、环境等各种噪声构成，无论其幅值强度和能量有多大，信号相关性弱，信号自相关函数曲线下降趋势较快，除了时延为0处的信号自相关系数值为1外，其他时延抽头处的自相关系数值均接近为0；而有入侵的信号，无论信号的强弱，信号自身的相关性较强，信号自相关函数曲线下降趋势缓慢，在非0的时延抽头处的自相关系数值远大于0，且在接近0时延抽头处自相关系数之接近于1。

设接收到的传感信号阵列为X＝x_i(n)，i＝1，2，...，N；n＝1，2，...，M}，N为传感网络的节点数，M为每个节点信号的分析长度，各节点信号的归一化自相关函数为C_i＝{E_i(x(n)，x(n-l))，l＝0，1，...，M}，l为时间延迟量，单位为采样点，|C_i|≤1；设第I节点为无入侵的节点，无入侵时信号时间自相关长度为l₁，第J节点为有入侵的节点，有入侵时信号时间自相关长度为l₂，二者相关时间长度关系总有0≤l₁＜l₂。

选择一个确定的时间延迟量l₁＜L＜l₂，必有归一化相关系数E₁(x(n)，x(n-L))＜E_J(x(n)，x(n-L))，且有或E_J(x(n)，x(n-L))＞＞0。设定一个归一化自相关系数阈值η_c，0.5＜η_c＜1，可以根据以下公式判断入侵信号是否存在：