[发明专利]一种长距离周界安防定位与监控装置及其方法

说明书

本发明公开了一种长距离周界安防定位与监控的装置和方法，所述装置包括光源模块、传感模块、探测模块、数据采集与处理模块以及无人机视频信息采集模块。同时还公开了一种应用于该装置的定位与监控方法，包括如下步骤：探测并采集信号，判断光信号的偏振状态，执行偏振控制算法，执行入侵行为判定，获取入侵信息，使用无人机采集入侵点视频。本发明将分布式光纤扰动传感技术与无人机视频监控技术进行合理的结合，同时使用偏振控制算法，入侵点定位算法和模式识别算法，适用于长距离野外环境的周界安防；同时充分利用无人机视频监控系统的优点，实现了入侵点及其周边区域的实时全方位视频监控。

技术领域

本发明属于周界安防领域，特别涉及一种基于分布式光纤扰动传感与无人机联动的长距离周界安防定位与监控装置及其方法。

背景技术

周界安防又称入侵监测、围栏监测。传统周界安防主要是指物理防范如围墙、栅栏、铁丝网等，现代周界安防主要是指利用入侵探测器替代人为巡逻的高技术含量的系统，常见的有电子脉冲/张力围栏、激光器/红外线对射系统、高墙上的电网以及微波雷达等等。但是这几种现代周界安防技术普遍存在防范距离有限、抗电磁干扰能力差、灵敏度较低、电力依赖性较高等特点，而国境线、石油输油管线和通信主干光缆等长距离周界安防场合，需要防范的距离长，并处于野外环境，由于难以供电或者因其输送物资的特殊性不能进行供电，因此不适用上述的这几种周界安全防范技术。

分布式光纤扰动传感系统采用无源光波干涉技术实现对传感光缆上的扰动点进行探测，系统具有电力依赖性比较低、抗电磁干扰能力比较强以及环境耐受性和抗腐蚀性比较好等优良特性，可以在缺少有源器件、电磁环境复杂的野外环境下实现长距离周界安全防范，但是也存在影响光纤扰动传感系统的定位精度的因素，如光源线宽的展宽、单模光纤的双折射效应以及周围环境的相位噪声等。

刘琨等人的《多防区光纤周界安防系统及入侵快速判定算法》(光电子·激光,2015,26(02):288-294)公开了一种基于每帧信号的过门限率、一组信号的报警帧个数和一组信号最大值和最小值的比值差异系数3个特征参量的入侵快速判定算法，降低了系统由于外界轻微扰动、风、雨等环境因素导致的误报，提高了系统的准确性和实时性。

李鹏程等人的《基于FPGA的分布式光纤传感系统偏振控制研究》(中国激光,2018,45(05):229-235.)公开了一种基于改进的和声搜索(IHS)算法的偏振控制算法，该算法能够在短时间内调整系统偏振态，有效地改善了系统中的偏振退化和偏振相位漂移现象。

CN208459615A公开了一种基于分布式光纤传感器的周界安防系统，以传感光纤作为传感介质，将各传感模块与监控中心连接，但该安防系统适于短距离安防监控，无法克服长距离带来的定位误差对系统效能的影响。

CN109326070A公开了一种周界安防系统及其监测方法，其利用应力与振动效应的转换以及光纤对振动感应的探测提供了一种无源监测系统。但其仍适用于短距离安防。

CN107277443A公开了一种大范围周边安全监控方法和系统，其通过建立入侵特征库，采集数据并进行入侵数据对比进行分析判断。

虽然可以采取偏振控制和改进定位算法等一系列措施来提高系统的定位精度但仍然没办法完美解决长距离监控场景下定位误差所带来的问题，同时分布式光纤扰动传感系统只能对入侵行为进行入侵点定位和模式识别，无法实现对入侵点周围区域进行实时全方位的视频监控。

现有的分布式光纤扰动与视频联动的周界安全监控系统，虽然可以在一定程度上弥补分布式光纤扰动传感系统长距离情况下定位误差对系统效能的影响，并且可以实现对入侵点的视频监控，但是该系统需要一整套的视频监控系统与其配套，成本较高，并且维护起来非常不便，还容易受到人为破坏，另外视频监控系统的灵活度不高，摄像机只能按照预先设置好的旋转角度进行旋转，无法实现对入侵点及其周边区域的全方位视频监控，存在监控盲区。

发明内容