[发明专利]基于光纤水声传感器阵列的内河航道实时监测系统

权利要求书

1.一种基于光纤水声传感器阵列的内河航道实时监测系统，其特征在于：包括至少两条光纤水声传感器阵列、光电转换模块和信号处理模块，其中，每一条光纤水声传感器阵列均包括多个光纤水声传感器单元和一条通信光缆，光纤水声传感器单元接收河道中船只声场信号后转换为光信号，通过通信光缆传输至岸上光电转换模块内基站内的端机中；光电转换模块包括光前置放大器、光功率放大器、光电转换器和信号采集卡，通信光缆传输进来的光信号依次经过光前置放大器和光功率放大器后输入光电转换器，转换为电信号后通过信号采集卡采集并解调，最后通过端机将解调后的信号通过同轴电缆传输至信号处理模块，由信号处理模块执行监测方法实现对内河河道船只指标的监测。

2.根据权利要求1所述的基于光纤水声传感器阵列的内河航道实时监测系统，其特征在于：所述光纤水声传感器阵列为两条，两条光纤水声传感器阵列分别布设在河床并垂直于河道，其中每一条阵列分别设有八个光纤水声传感器单元。

3.根据权利要求1所述的基于光纤水声传感器阵列的内河航道实时监测系统，其特征在于：所述信号处理模块的监测方法在计算机或信号处理控制板上执行。

4.根据权利要求1所述的基于光纤水声传感器阵列的内河航道实时监测系统，其特征在于：所述船只指标包括流量、位置、航向及航速。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的基于光纤水声传感器阵列的内河航道实时监测系统，其特征在于：所述信号处理模块执行的监测方法，包括如下步骤：

步骤1，提取输入信号并校准光纤水声传感器阵列；

步骤2，对输入信号的峰值点进行判决；

步骤3，动态特征频点提取；

步骤4，根据步骤3中提取的动态特征频点进行静态特征频点提取；

步骤5，相关峰值点元胞提取；

步骤6，对比度计算；

步骤7，船只数量、位置判断；

步骤8，船只航向、航速判断。

6.根据权利要求5所述的基于光纤水声传感器阵列的内河航道实时监测系统，其特征在于：所述步骤1具体为，提取输入的阵列信号，通过各个阵元间信号幅值间纵向对比和每个阵元与初始设置值之间横向对比，校准阵列接收信号幅值。

7.根据权利要求5所述的基于光纤水声传感器阵列的内河航道实时监测系统，其特征在于：所述步骤2具体为，利用拟合方法去除信号中趋势项，将输入信号进行带通滤波，取出声压级的峰值点，设定不同阈值剔除掉毛刺噪声和不符合要求的峰值点。

8.根据权利要求5所述的基于光纤水声传感器阵列的内河航道实时监测系统，其特征在于：所述步骤3和步骤4具体为，当在某时刻步骤2判决该时刻为峰值点时，提取该峰值点时刻前后各10秒为一个时间段，加入滑动窗函数做快速傅氏变换提取动态特征频点并存入动态特征频点矩阵；设定门阈值，提取动态特征频点矩阵中出现次数和能量值超过门阈值的特征频点作为静态特征频点，存入静态特征频点矩阵。

9.根据权利要求5所述的基于光纤水声传感器阵列的内河航道实时监测系统，其特征在于：所述步骤5具体为，光纤水声传感器阵列中任一光纤水声传感器单元在某时刻判决出现峰值点时，以该时刻为临时时间基准点，提取其后一段时间内所有光纤水声传感器单元判决出的峰值点，并存入相关峰值点元胞。

10.根据权利要求5所述的基于光纤水声传感器阵列的内河航道实时监测系统，其特征在于：所述步骤6、步骤7和步骤8具体为，对相关峰值点元胞中峰值点对应的静态特征频点矩阵两两之间进行相似度判断，完成对比度计算，根据其每个峰值点之间相似度的判决值，对步骤2中判别为峰值点的时刻河道上船只的数量和位置进行判定，同时依据所判定位置和对应的静态特征频点矩阵，判定航向和航速。