[发明专利]一种基于脉冲累加的分布式光纤振动传感定位方法及装置

说明书

本发明提供一种基于脉冲累加的分布式光纤振动传感定位方法，包括以下步骤：采集并积累光电探测器输出的脉冲数据，计算每个脉冲数据的振幅数据，对振幅数据依次进行时间差分处理和叠加处理，并依据叠加处理后的叠加振幅进行入侵定位判断。本发明还提供一种基于脉冲累加的分布式光纤振动传感定位装置，用于执行前述定位方法。本发明通过对接收的脉冲数据做差分处理，以及对差分处理后的脉冲数据做数据累加，以此抑制大风带来的光缆扰动引发的振动信号，并增大入侵振动信号的幅值强度，提高大风、汽车通过等条件下入侵行为的判别正确率，在工程应用中具备高可用性。

技术领域

本发明涉及分布式光纤振动传感领域，具体的说，涉及了一种基于脉冲累加的分布式光纤振动传感定位方法及装置。

背景技术

分布式光纤振动传感系统由前端布设的长距离分布式探测光纤、光纤解调主机、上位机软件组成。该系统利用激光源和声光调制器向探测光纤中不断注入脉冲光，并接收传感光纤中在探测到振动或声波信号后输出含有振动或声波信号的后向瑞利散射光，通过光电探测器和采集卡将信号传输至上位机进行数据处理，最终解调出振动信息。分布式光纤振动传感系统对光纤所到之处进行全天时全天候的长距离连续振动监测并预警，是当前智能可靠的技术防范手段，具备高可靠性、高灵敏度、低功耗等特点，被广泛应用在国境边防、高铁沿线、营区监狱、文博古迹、高速林区、核电站、石油天然气管道等领域的入侵检测。

此时，光纤多沿着被测对象按照一维方向铺设，如铺设在沿线围墙、水泥预制墙、铁栅栏、铁丝网上，一旦有入侵行为发生，光纤就会检测到振动，发生预警。但在实际应用中，由于光纤灵敏度很高，当有大风吹动、汽车通过等情况发生时，铺设好的光纤会随风发生轻微晃动，此时如有入侵行为发生，入侵带来的振动信号与光缆随风扰动带来的振动信号很难区分，在实际应用中会给定位入侵位置带来很多不便。

目前，解决这一问题主要采用加大硬件设备光功率、铺设光缆时频繁使用钢箍固定光缆、增加图像模式识别判断扰动类型等方法来解决大风、汽车通过带来的光缆随风扰动问题，需要耗费大量人力、物力或财力。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供了基于脉冲累加的分布式光纤振动传感定位方法，无需改变硬件设备和光缆，即可在现有解调方法上，解决光缆随风扰动带来的干扰问题。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于脉冲累加的分布式光纤振动传感定位方法，包括以下步骤：

采集光电探测器输出的多个脉冲数据串，所述脉冲数据串为单个发射脉冲下采集的若干个回向数据的集合；

按照时间顺序对采集的多个脉冲数据串进行排序，获得回向数据矩阵；

计算每个回向数据的振幅数据，获得脉冲振幅矩阵；

按照预设脉冲差分行数对脉冲振幅矩阵进行行差分处理，获得脉冲差分振幅矩阵；

按照预设脉冲叠加行数对脉冲差分振幅矩阵进行行叠加处理，获得脉冲叠加振幅矩阵；

判断脉冲叠加振幅矩阵每一列的最大叠加振幅是否超过入侵阈值，若超过则判断该列对应的位置为入侵位置，否则无入侵。

基于上述，对回向数据做正交解调处理，得到I、Q两路数据，按照振幅公式计算获得振幅数据。

基于上述，预设脉冲差分行数与脉冲重复频率和扰动频率有关：

其中，P表示预设脉冲差分行数，f_PRF表示脉冲重复频率，f₁表示扰动频率。

基于上述，预设叠加行数与脉冲重复频率和扰动时间有关：