基于分布式光纤传感的周界警戒系统关键技术及其设计

摘要

随着社会的发展，科学技术的进步，军事要地、重要的设施等都需要用周界安防产品进行有效的防范，以确保其安全。传统的周界安防报警系统虽然达到了一定的安全防御效果，但是还存在一些技术缺陷。基于分布式光纤传感技术的周界报警系统能对多种入侵事件及时识别响应，且具有长距离监测、高精度定位、误报率低等优点，能有效地克服传统的周界安防系统的缺点。因此，在民用和军事上具备广泛的应用前景，已成为国内外研究的热点。
　　本论文对基于分布式光纤传感的周界警戒系统进行深入研究，主要研究内容如下：
　　首先，阐述分布式光纤周界警戒系统基本原理和组成，提出系统的传感类型、工作波段、定位精度、定位相对误差等技术指标。研究分布式光纤传感技术、模式识别技术、定位算法技术、信号解调技术、系统探测距离技术等主要关键技术。并明确本课题主要研究的两个关键技术：模式识别技术和定位技术。
　　其次，用时域分析法来分析分布式光纤振动传感系统对外界人为的入侵干扰、微风细雨干扰、动物攀爬干扰、周期性较弱的机械干扰这四种典型类型的作用信号的响应特征，并用Labview软件进行仿真验证。
　　然后，探讨几种基于干涉原理的分布式传感器的定位方法。着重研究互相关法求时间差的测量原理和计算方法，并在此基础上提出互相关法分析时延估计的改进算法，使得相关峰值位置更加突出，从而使时间差?t的测量更精确。
　　最后，根据系统总体设计技术指标要求，选用ASE光源模块、G652D传感光纤、LSM-PIN光电探测器、2×2光纤耦合器、PCI8521数据采集卡完成系统的总体设计。当入侵在不同位置时，用Labview软件对系统进行仿真分析，设计结果满足系统技术指标要求。
　　该研究及其设计对光纤周界警戒系统的工程应用有其理论方法和实践指导作用。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1研究背景及意义

1.2周界警戒系统国内外研究现状

1.3论文主要内容安排

第2章 系统原理、组成及关键技术

2.1系统基本原理

2.2系统组成及特点

2.3系统主要关键技术

2.4本章小结

第3章 数据采集与模式识别技术研究

3.1 LabVIEW介绍

3.2数据的采集

3.3典型干扰信号的响应特征

3.4信号模式识别程序设计

3.5仿真结果与分析

3.6本章小结

第4章 定位技术研究

4.1干涉型分布式光纤传感系统定位技术研究

4.2基于双马赫-泽德干涉原理的定位系统

4.3时间延迟算法

4.4互相关时延估计改进算法

4.5改进后算法对比

4.6影响定位精度因素分析

4.7本章小结

第5章 系统总体设计

5.1系统主要技术指标

5.2系统主要器件的选型

5.3基于 LabVIEW 的分布式光纤传感系统定位仿真

5.4仿真结果及分析

5.5铺设环境影响及对策分析

5.6本章小结

第6章 全文总结与展望

6.1 全文总结

6.2 工作展望

参考文献

攻读硕士期间已发表的论文及获奖情况

致谢