[发明专利]一种基于高频能量分布的防区型光纤周界防护算法

权利要求书

1.一种基于高频能量分布的防区型光纤周界防护算法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：读取光纤振动传感器采集的数据；

步骤2：对采集到的振动数据进行小波包多尺度分解，计算各尺度小波细节信息的高频能量，并且选取某一尺度的细节信息用于以下步骤的计算；

步骤3：使用窗函数与选取的小波尺度细节信息相卷积的方式获取原始振动数据的高频能量分布；

步骤4：计算高频能量分布曲线的响应强度和响应时间，并同步骤2计算的高频能量构成特征向量；

步骤5：将特征向量输入到基于神经网络的分类器中，由分类器输出系统报警的模式；

步骤4中，所述响应时间和响应强度的计算过程为：

步骤4-1：寻找高频能量分布的极大值点，并对极大值点进行筛选，筛选的规则为极大值点对应的峰高要满足一定的阈值条件，这样能够将无干扰环境下和风雨环境下的信号进行筛选，公式如下所示：

其中，peak(ED)为高频能量分布的极大值，min(ED)为高频能量分布的最小值，max(ED)为高频能量分布的最大值；

步骤4-2：确定高频能量分布上升沿的起始位置为2-log(minUp)，其中minUp为当前极大值点与上一极大值点或起始点之间的最小值；

步骤4-3：计算响应强度和响应时间：

upT＝loc(pV)-loc(sV)

其中，upR为响应强度，upT为响应时间，pV为极大值，sV为上升沿起始值，loc(pV)为极大值点的位置，loc(sV)为上升沿的起始位置。

2.根据权利要求1所述的一种基于高频能量分布的防区型光纤周界防护算法，其特征在于步骤2中，所述高频能量为原始振动数据经过小波包分解后各个尺度的细节信息的归一化能量，计算公式为：

其中，E为高频能量，H为选取的小波尺度细节信息，M为小波尺度细节信息的长度。

3.根据权利要求1所述的一种基于高频能量分布的防区型光纤周界防护算法，其特征在于步骤3中，所述高频能量分布表示的是步骤2选取的小波尺度细节信息的分段能量在时域上的变化趋势，其中小波尺度细节信息为高频信号，具体的实现步骤为：

步骤3-1；选取一定长度的矩形窗，矩形窗的长度为高频信号能量累积的时长；

步骤3-2：将矩形窗与高频信号进行卷积，以实现高频信号分段能量的连续分布计算，计算公式为：

其中，ED为高频能量分布，W为矩形窗，H为高频信号，M为高频信号的长度；

步骤3-3：对步骤3-2卷积后的结果进行平滑滤波处理，以消除因为信号噪声不稳定因素引起的信号波动。

4.根据权利要求1所述的一种基于高频能量分布的防区型光纤周界防护算法，其特征在于步骤5中，所述的神经网络分类器是通过大量样本训练好的BP神经网络模型，将步骤1-4中取得的特征向量输入到分类器中，根据输出的结果判断是何种报警类型。