光纤周界安防入侵振动信号识别与定位方法研究

摘要

光纤传感器是一种无源传感器，具有耐腐蚀、体积小、质量轻、稳定性高等优点，被广泛应用于周界安防系统。由于光纤周界安防系统信号具有非线性、非平稳性、间歇性等特性，寻求如何提高入侵振动信号识别率与定位准确率的方法成为目前周界安防系统研究的热点问题之一。本文针对入侵振动信号非平稳性与间歇性的特点，采用混沌理论，研究了信号分帧长度确定方法;运用时域和频域特征，研究了入侵信号的识别与定位方法。仿真实验结果表明，论文给出的入侵振动信号识别与定位方法具有识别率高、定位准确的特点。
　　论文主要做了以下几方面的研究工作:
　　1、给出了一种采用饱和嵌入维数的入侵振动信号最小长度分帧方法。基于混沌学理论分析计算入侵振动信号时间序列的内在动力学特性，采用饱和嵌入维数计算方法确定出入侵振动信号时间序列的最小分帧长度，克服了非线性与间歇性对确定信号分帧长度的影响，降低了计算复杂度。
　　2、研究了一种时频域相结合的入侵振动信号二级识别方法。利用短时能量和短时平均过零率判别振动信号，依据振动信号各层小波系数能量分布特征信息识别入侵振动信号，仿真结果表明该方法可以有效降低入侵振动信号漏识率和误识率。
　　3、研究了入侵振动信号的定位方法。针对含噪入侵振动信号影响定位精度的问题，采用小波域贝叶斯自适应阈值滤波对入侵振动信号作去噪处理，并将重构信号映射到频域找出陷波点以确定入侵信号的位置，仿真实验表明该方法能有效提高入侵振动信号定位准确率。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的背景与意义

1．2 课题研究现状与发展趋势

1．3 论文的研究内容与章节安排

1．3．1 论文的研究内容

1．3．2 论文的章节安排

第二章 周界系统结构与信号特性研究

2．1 光纤周界安防系统入侵信号识别与定位系统构成

2．2 Sagnac光纤周界安防传感器系统结构

2．2．1 原始的Sagnac光纤周界安防传感器系统结构

2．2．2 改进的Sagnac光纤周界安防传感器系统结构

2．3 光纤周界安防信号产生原理

2．4 Sagnac光纤周界安防系统信号数学模型

2．5 Sagnac光纤传感周界布设方式及其特性分析

2．5．1 挂网式布设方式

2．5．2 地埋式布设方式

2．6 光纤周界入侵振动信号特性分析

2．6．1 光纤周界入侵振动信号的特征

2．6．2 光纤周界入侵振动信号的特性分析

2．6．3 光纤周界安防系统信号的混沌性分析计算

2．7 Sagnac光纤周界安防系统入侵振动信号噪声分析

2．7．1 系统噪声分析

2．7．2 环境噪声分析

2．8 本章小结

第三章 入侵振动信号识别方法研究

3．1 sagnac光纤周界信号分帧方法研究

3．1．1 信号分帧方法分析

3．1．2 基于饱和嵌入维数的信号分帧方法

3．2 sagnac光纤周界入侵振动信号识别方法研究

3．2．1 入侵振动信号识别方法分析

3．2．2 基于二级识别的入侵振动信号识别方法

3．3 本章小结

第四章 入侵振动信号定位方法研究

4．1 光纤周界入侵振动信号滤波方法研究

4．1．2 基于小波域的贝叶斯自适应阈值的信号滤波方法

4．2 sagnac光纤周界入侵振动信号定位方法研究

4．2．1 常用定位方法分析

4．2．3 基于频域的入侵振动信号定位方法

4．3 本章小结

第五章 入侵振动信号识别与定位仿真与验证实验

5．1 仿真实验

5．2 实测数据验证实验

5．2．1 真实光纤周界安防系统实验结构设计

5．2．2 识别方法仿真过程

5．2．3 定位方法仿真过程

5．3 本文识别定位方法性能分析

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 论文工作总结

6．2 今后研究工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况