[发明专利]一种光纤围栏入侵监测系统及其模式识别方法

权利要求书

1.一种光纤围栏入侵监测系统，其特征在于，包括：传感光缆、波长解调仪、信号处理终端装置；

所述传感光缆铺设在围栏上，该传感光缆中串联有N个光纤布拉格光栅振动传感器，用于感知围栏上的振动信号，输出给波长解调仪，其中，N为正整数，可根据用户实际需要设定；

所述波长解调仪与光纤布拉格光栅振动传感器连接，用于将所述振动信号转换为传感器波长变化信号，并对入侵事件的信号进行采样；

所述信号处理终端装置与波长解调仪连接，用于对波长解调仪输出的采样信号进行处理，对入侵事件类型进行识别，决定是否报警。

2.一种光纤围栏入侵监测系统模式识别方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S101、光纤布拉格光栅振动传感器感知围栏上的振动信号，输出给波长解调仪；

步骤S102、波长解调仪将所述振动信号转换为传感器波长变化信号，并以固定时间长度对系统设计所需进行识别的各种典型入侵事件进行采集，获得到采样信号a，输出给信号处理终端装置；

步骤S103、信号处理终端装置对波长解调仪输出的采样信号a进行处理，根据分类器输出结果代表的事件模式决定是否报警。

3.根据权利要求2所述的光纤围栏入侵监测系统模式识别方法，其特征在于，所述步骤S103具体包括：

步骤S1031、对采样信号a进行预处理；

步骤S1032、对采样信号a的时域特征进行分析，构建采样信号a的特征矢量，并将其作为分类器的一组输入；

步骤S1033、构建基于神经网络的分类器并进行初始化，将系统设计所需进行识别的各种典型入侵事件进行预分类并确定各个典型入侵事件的分类器目标输出，利用各个典型入侵事件的特征矢量构建分类器的训练样本集，并对分类器进行训练；

步骤S1034、提取波长解调仪输出的采样信号a的特征矢量,将其输入到步骤S1033中训练好的分类器中进行输出判决，将得到的分类器输出与各个典型入侵事件的分类器目标输出进行比较，如果分类器输出与某一个典型入侵事件的目标输出的误差在一个预设范围内，则将该采样信号a归类为此种事件模式，并进行相应的报警。

4.根据权利要求3所述的光纤围栏入侵监测系统模式识别方法，其特征在于，所述步骤S1031具体包括：

首先对采样信号a进行去均值操作，即将采样信号的每个样值点都减去采样信号a的均值，确定一个动态阈值参数thresh，

thresh＝sum(abs(a))/length(a)*(1-sum(abs(a))/length(a))⁶

其中，a表示采样信号，abs(a)表示对采样信号a的每个样值点取绝对值，sum(a)表示对采样信号a进行求和操作，length(a)表示采样信号a的样值点的个数；

然后对采样信号a进行分段，每隔length（a）/N个点划分一个区域Q，由此可得到Q1，Q2，…，QN共N个区域，并分别在各个区域内按照以下公式统计交叉点LC的数目，

其中，M=length(a)，Γ{u}为函数，当u为真时，Γ{u}=1，当u为假时，Γ{u}=0。

5.根据权利要求4所述的光纤围栏入侵监测系统模式识别方法，其特征在于，所述步骤S1032具体包括：

根据采样信号a各个区域Q中LC的数目确定LC的分布特性，并据此确定采样信号a的一组特征值p1、p2、p3、p4、p5,并将其作为分类器的一组输入；

其中，p1为采样信号a前半段的LC数值之和，p2为采样信号a后半段的LC数值之和，p3=p1-p2，p4=p1+p2，p5=sum(abs(a))，abs(a)表示对采样信号a的每个样值点取绝对值，sum(abs(a))表示对采样信号a的每个样值点取绝对值进行求和操作。