[发明专利]一种基于分布式光纤系统的入侵信号识别方法

说明书

本发明公开了一种基于分布式光纤系统的入侵信号识别方法，步骤如下：采集并储存光纤传感器信号；对信号进行错点剔除处理；计算信号能量值，对能量值超过阈值的信号进行截取，判断为振动异常事件；对截取的振动异常信号进行固有时间尺度分解；对信号固有时间尺度分解结果进行特征值的提取；以振动信号样本的特征值为输入，训练Softmax分类器，再利用训练好的Softmax分类器输出信号入侵类型，实现入侵信号智能识别。本发明对信号先进行剔除错点处理，能有效降低因仪器故障，外界干扰导致的数据异常影响，对信号进行预处理，只对振动异常事件进行截取和识别，从而避免对正常振动数据计算，具有识别率高的特点。

技术领域

本发明涉及光纤振动传感技术领域，具体涉及一种基于分布式光纤系统的入侵信号识别方法，具体地说是一种特别适用于配网电缆线路安防监控系统的分布式光纤入侵信号识别方法。

背景技术

由于配电电缆线路分布范围广，运行人员难以同时将整条线路情祝及时掌握，且近年来，随着城市建设发展速度的加快，各种违法、违章行为造成的配网电缆线路绝缘层破坏形成接地短路、不同回路短路等事故层出不穷，在给供电企业造成巨额经济损失的同时，对人们生命财产安全也造成极大的威胁，分析外力破坏发生原因，提出预防措施，尤为重要。

振动光纤具有成本低、抗紫外线、抗老化，可适用于不规则周界等特点，非常适合大范围、长距离、环境条件恶劣的野外周界环境。与配电网电缆线路有着极佳的适用吻合度。

振动光纤传感技术的预警系统使用光纤作为传感单元，利用计算机对数据进行采集和控制并实现长距离、大范围周界防区的探测，收到外界振动时，由于光纤的应变效应和光弹效应，传感光纤收到外界振动作用导致光纤自身长度、直径和折射率发生变化，使光纤中的光相位产生变化，从而使光纤中的光波产生不同的振动，不同的外界运动物对光纤造成的振动特征也各有不同，通过对不同的外界运动物对光纤造成的振动特征进行识别研究，从而达到对入侵行为的识别预警，达到安防监控的目的。

现有的分布式光纤系统的入侵识别方法，多采用对扰动信号进行时域，频域等方面进行分析处理，提取出相应的特征向量，再对各特征向量设置阈值判断是否有入侵信号发生，该方法的缺点是:在环境恶劣，干扰较多的情况下，识别出来的入侵行为类别较为有限，辨识度不高，针对性不强，没有办法满足对配网电缆线路安防监控的需求。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种基于分布式光纤系统的、能针对多种不同外界运动物的入侵行为类别进行识别的方法。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：一种基于分布式光纤系统的入侵信号识别方法，所述的入侵信号识别方法包括下列步骤：

S1、从分布式光纤振动系统的采集端读取信号；

S2、根据拉依达准则对采集到的信号进行错点剔除处理；

S3、设定能量的阈值，计算采集信号的能量，对大于能量阈值参数的信号进行截取，并判断为振动异常信号；

S4、对振动异常信号进行固有时间尺度分解；

S5、对信号固有时间尺度分解的结果进行特征值的计算；

S6、将计算得到的已知入侵行为的特征送入Softmax分类器，对入侵行为已知的特征参数进行训练学习，从而实现对未知安防入侵事件的光纤振动信号进行识别。

进一步地，所述的分布式光纤振动系统包括分布式光纤传感器、数据采集模块、计算机，其中，分布式光纤传感器利用M-Z干涉原理的分布式光纤作为传感器。

进一步地，所述的步骤S2、根据拉依达准则对采集到的信号进行错点剔除处理的过程如下：