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光纤周界安防系统的高准确度事件识别方法

李志辰 刘琨 江俊峰 马鹏飞 李鹏程 刘铁根

李志辰, 刘琨, 江俊峰, 马鹏飞, 李鹏程, 刘铁根. 光纤周界安防系统的高准确度事件识别方法[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(9): 922002-0922002(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0922002
引用本文: 李志辰, 刘琨, 江俊峰, 马鹏飞, 李鹏程, 刘铁根. 光纤周界安防系统的高准确度事件识别方法[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(9): 922002-0922002(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0922002
Li Zhichen, Liu Kun, Jiang Junfeng, Ma Pengfei, Li Pengcheng, Liu Tiegen. A high-accuracy event discrimination method in optical fiber perimeter security system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(9): 922002-0922002(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0922002
Citation: Li Zhichen, Liu Kun, Jiang Junfeng, Ma Pengfei, Li Pengcheng, Liu Tiegen. A high-accuracy event discrimination method in optical fiber perimeter security system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(9): 922002-0922002(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0922002

光纤周界安防系统的高准确度事件识别方法

doi: 10.3788/IRLA201847.0922002
基金项目: 

国家自然科学基金(61475114,61405139,61227011,61378043,61505138);国家重大科学仪器设备开发专项(2013YQ030915)

详细信息
    作者简介:

    李志辰(1992-),男,硕士生,主要从事光纤传感方面的研究。Email:dt_lzhch@qq.com

  • 中图分类号: TN29

A high-accuracy event discrimination method in optical fiber perimeter security system

  • 摘要: 在双马赫曾德光纤周界安防系统中,如何准确高效地实现模式识别仍是一项有待解决的难题。对此提出了一种基于短时傅里叶变换(STFT)与奇异值分解的模式识别方法,实现了三种不同事件类型的准确识别。该方法包含三个步骤:首先,通过对干涉信号进行短时傅里叶变换得到时频信息,根据时频信息找到事件端点并进行滤波;其次,对时频信息进行奇异值分解,根据奇异值的物理意义,由不同行为的奇异值的特点定义特征向量;最后,用支持向量机的方法进行事件分类。为验证方法有效性,搭建了2 km长的围栏系统进行实验验证。进行了攀爬围栏、敲击光缆、晃动围栏三种不同入侵模式下共360组实验,每种入侵行为各120组得到了良好的识别结果(三种事件识别率均在90%以上),提高了系统的信号处理速度,有较高的实际应用价值。
  • [1] Zhao Lin, Wang Jiqiang, Li Zhen. Optical fiber negative pressure wave pipeline leakage monitoring system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(7):0722002. (in Chinese)
    [2] Xu Ning, Dai Ming. Design of distributed optical fiber sensor for temperature and pressure measurement[J]. Chinese Optics, 2017, 46(7):129-134. (in Chinese)
    [3] Dong Jie. Measurement of underwater acoustic wave using optical distributed acoustic sensing based on space difference[J]. Optics and Precision Engineering, 2017, 25(9):2317-2323. (in Chinese)
    [4] Chen Q, Liu T, Liu K, et al. An improved positioning algorithm with high precision for dual Mach-Zehnder interferometry disturbance sensing system[J]. Journal of Lightwave Technology, 2015, 33(10):1954-1960.
    [5] Liu K, Tian M, Jiang J, et al. An improved positioning algorithm in a long-range asymmetric perimeter security system[J]. Journal of Lightwave Technology, 2016, 34(22):5278-5283.
    [6] Fan Linyong, Jiang Weiwei, Zhao Ruifeng. Temperature characteristic of in-fiber Mach-Zehnder interferometer using twin-core fiber[J]. Optics and Precision Engineering, 2011, 19(1):1-9. (in Chinese)
    [7] Sun Q, Liu D, Liu H, et al. Distributed disturbance sensor based on a novel Mach-Zehnder interferometer with a fiber-loop[C]//SPIE, 2006, 6344:63440K.
    [8] Zhang Junnan, Lou Shuqin, Liang Sheng. Study of pattern recognition based on SVM algorithm for -OTDR distributed optical fiber disturbance sensing system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(4):0422003. (in Chinese)
    [9] Li Yan, Liang Zhengtao, Li Lijing, et al. Pattern recognition of fiber-optic micro vibration sensor based on wavelet and SVM[J]. Transducer and Microsystem Technologies, 2015, 42(11):1105005. (in Chinese)
    [10] Zhang Yan, Lou Shuqin, Liang Sheng, et al. Study of pattern recognition based on multi-characteristic parameters for -OTDR distributed optical fiber sensing system[J]. Chinese Journal of Lasers, 2015, 42(11):1105005. (in Chinese)
    [11] Liu K, Tian M, Liu T, et al. A high-efficiency multiple events discrimination method in optical fiber perimeter security system[J]. Journal of Lightwave Technology, 2015, 33(23):4885-4890.
    [12] Audone B, Colombo R, Marziali I, et al. The short time Fourier transform and the spectrograms to characterize EMI emissions[C]//International Symposium on Electromagnetic Compatibility-Emc Europe. IEEE, 2016:882-888.
    [13] Yeap Y M, Ukil A. Fault detection in HVDC system using Short Time Fourier Transform[C]//Power and Energy Society General Meeting. IEEE, 2016.
    [14] Lebrun M, Leclaire A. An implementation and detailed analysis of the K-SVD image denoising algorithm[J]. Image Processing on Line, 2012, 2(6):96-133.
  • [1] 秦根朝, 孟凡勇, 李红, 庄炜, 董明利.  光纤光栅链路反射谱强度自适应解调 . 红外与激光工程, 2022, 51(5): 20200440-1-20200440-8. doi: 10.3788/IRLA20200440
    [2] 郑晨, 冯文林, 何思杰, 李邦兴.  用于测量折射率的光纤迈克尔逊干涉型传感器 . 红外与激光工程, 2022, 51(5): 20210327-1-20210327-5. doi: 10.3788/IRLA20210327
    [3] 肖菊, 段鹏飞.  面向楼宇结构健康的光纤传感网络监测系统研究 . 红外与激光工程, 2021, 50(8): 20210263-1-20210263-7. doi: 10.3788/IRLA20210263
    [4] 李基隆, 段向阳, 范忱, 吕凯林, 宗柏青.  面向6G的全频段实时傅里叶变换技术研究(特邀) . 红外与激光工程, 2021, 50(7): 20211055-1-20211055-7. doi: 10.3788/IRLA20211055
    [5] 祝航威, 何彦霖, 孙广开, 宋言明, 祝连庆.  螺旋型光纤传感软体操作臂状态测量及特性分析 . 红外与激光工程, 2020, 49(11): 20200276-1-20200276-9. doi: 10.3788/IRLA20200276
    [6] 刘敏, 冯文林, 黄国家, 冯德玖.  二氧化钛包覆无芯光纤的硫化氢气体传感器性能研究 . 红外与激光工程, 2019, 48(8): 818003-0818003(5). doi: 10.3788/IRLA201948.0818003
    [7] 何祖源, 刘银萍, 马麟, 杨晨, 童维军.  小芯径多模光纤拉曼分布式温度传感器 . 红外与激光工程, 2019, 48(4): 422002-0422002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0422002
    [8] 裴丽, 王建帅, 郑晶晶, 宁提纲, 解宇恒, 何倩, 李晶.  空分复用光纤的特性及其应用研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(10): 1002001-1002001(12). doi: 10.3788/IRLA201847.1002001
    [9] 秦齐, 刘艳, 刘欢欢, 时川, 谭中伟.  图像处理在光纤光斑微位移传感中的应用 . 红外与激光工程, 2018, 47(10): 1022004-1022004(7). doi: 10.3788/IRLA201847.1022004
    [10] 付群健, 于淼, 常天英, 张瑾, 罗政纯, 王旭, 刘珉含, 崔洪亮.  相位敏感光时域反射系统模式识别方法综述 . 红外与激光工程, 2018, 47(7): 722001-0722001(14). doi: 10.3788/IRLA201847.0722001
    [11] 赵林, 王纪强, 李振.  光纤负压波管道泄漏监测系统 . 红外与激光工程, 2017, 46(7): 722002-0722002(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0722002
    [12] 张俊楠, 娄淑琴, 梁生.  基于SVM算法的φ-OTDR分布式光纤扰动传感系统模式识别研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(4): 422003-0422003(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0422003
    [13] 卞春江, 余翔宇, 侯晴宇, 张伟.  最小化支持向量数分类器的云检测 . 红外与激光工程, 2014, 43(6): 1818-1822.
    [14] 李强, 黄泽铗, 徐雅芹, 张凌云, 史骥, 王智.  基于单模-多模-单模光纤模间干涉的传感系统 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1630-1636.
    [15] 刘洪志, 陈宇, 霍富荣, 郑丽芹.  改良型MACH滤波器算法的形变目标识别 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3788-3793.
    [16] 陈宇, 霍富荣, 刘洪志, 郑丽芹.  基于改进MACH算法的畸变目标识别 . 红外与激光工程, 2014, 43(12): 4186-4191.
    [17] 李强, 王智, 黄泽铗, 郭凯丽, 刘岚岚.  基于SCBSS信号处理技术的SMS多参量光纤传感系统 . 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3383-3387.
    [18] 王思远, 娄淑琴, 梁生, 陈京惠.  M-Z干涉仪型光纤分布式扰动传感系统模式识别方法 . 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2613-2618.
    [19] 徐鹏飞, 张建辉, 孟祥然, 马可贞, 赵宇, 张文栋, 薛晨阳, 闫树斌.  光纤腔动态谐振响应特性 . 红外与激光工程, 2013, 42(3): 599-604.
    [20] 杨军, 王克逸, 徐海斌, 张德志, 钟方平, 马艳军, 李焰, 刘峻岭.  光纤位移干涉仪的研制及其在Hopkinson压杆实验中的应用 . 红外与激光工程, 2013, 42(1): 102-107.
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-04-05
  • 修回日期:  2018-05-03
  • 刊出日期:  2018-09-25

光纤周界安防系统的高准确度事件识别方法

doi: 10.3788/IRLA201847.0922002
    作者简介:

    李志辰(1992-),男,硕士生,主要从事光纤传感方面的研究。Email:dt_lzhch@qq.com

基金项目:

国家自然科学基金(61475114,61405139,61227011,61378043,61505138);国家重大科学仪器设备开发专项(2013YQ030915)

  • 中图分类号: TN29

摘要: 在双马赫曾德光纤周界安防系统中,如何准确高效地实现模式识别仍是一项有待解决的难题。对此提出了一种基于短时傅里叶变换(STFT)与奇异值分解的模式识别方法,实现了三种不同事件类型的准确识别。该方法包含三个步骤:首先,通过对干涉信号进行短时傅里叶变换得到时频信息,根据时频信息找到事件端点并进行滤波;其次,对时频信息进行奇异值分解,根据奇异值的物理意义,由不同行为的奇异值的特点定义特征向量;最后,用支持向量机的方法进行事件分类。为验证方法有效性,搭建了2 km长的围栏系统进行实验验证。进行了攀爬围栏、敲击光缆、晃动围栏三种不同入侵模式下共360组实验,每种入侵行为各120组得到了良好的识别结果(三种事件识别率均在90%以上),提高了系统的信号处理速度,有较高的实际应用价值。

English Abstract

参考文献 (14)

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