[发明专利]基于主成分分析的光纤安防方法及系统

说明书

本发明公开了一种光纤安防信号处理方法，包括以下步骤：S100：获取光信号的相位差异；S200：获得时域分析信号包；S300：以预设的时间跨度划分所述时域分析信号包，得到事件信号；S400：获取事件信号的时域信号；S500：对所述时域信号进行快速傅立叶变换获得所述事件信号的实时频域特征；S600：进行主成分分析，获得重构后的频域特征；S700：根据所述重构后的频域特征采用支持向量机算法计算决策函数；S800：根据所述决策函数判断是否存在人为入侵。本发明降低了误报率。

技术领域

本发明属于安防领域，特别涉及一种基于主成分分析的光纤安防方法及系统。

背景技术

周界安防系统在国防和民用领域都具有非常重要的应用，它主要用于边境线、军事基地、仓库、营房、政府设施、机场、核电站以及监狱等重要区域的周界入侵监测。目前的周界安防技术主要有泄漏电缆、微波对射、红外对射以及光纤传感技术等。光纤周界安防系统是一种对威胁区域安全的突发事件进行监控和警报的现代防御体系，是基于分布式光纤传感技术应用于周界监控防护的新系统。由于光纤及光纤传感器具有体积小、重量轻、抗干扰能力强、灵敏度高、工作可靠性高、成本低廉以及无需外场供电等优点同时还可作为信号传输通道的特点让其在其他周界安防技术中脱颖而出。在实际工程应用中，传感光纤大多数是裸露在外界环境中，这种设计独特的传感光纤对运动、压力和振动非常敏感。它可沿这围栏、围墙铺设来探测攀爬和敲击，也可铺设在土壤草坪下探测踩踏。但光纤的高灵敏度必然带来系统的大量的预警，而基于时域信号能量的分析体系不足以区分大量事件预警导致较高的误报率。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种基于主成分分析的光纤安防方法及系统。

一种光纤安防信号处理方法，包括以下步骤：S100：获取光纤布控区域内光信号的相位差异；S200：将光信号的相位差异按时间上的采样率转变为电信号上的幅值差异，获得时域分析信号包；S300：以预设的时间跨度划分所述时域分析信号包，得到事件信号；S400：提取所述事件信号的交流部分，获取事件信号的时域信号；S500：对所述时域信号进行快速傅立叶变换获得所述事件信号的实时频域特征；S600：对所述实时频域特征进行主成分分析，获得重构后的频域特征；S700：根据所述重构后的频域特征采用支持向量机算法计算决策函数；S800：根据所述决策函数判断是否存在人为入侵。

一种光纤安防信号处理系统，包括以下模块：相位差异获取模块，用于获取光纤布控区域内光信号的相位差异；时域分析信号包获取模块，用于将光信号的相位差异按时间上的采样率转变为电信号上的幅值差异，获得时域分析信号包；划分模块，用于以预设的时间跨度划分所述时域分析信号包，得到事件信号；第一获取模块，提取所述事件信号的交流部分，获取事件信号的时域信号；第二获取模块，用于对所述时域信号进行快速傅立叶变换获取所述事件信号的实时频域特征；主成分分析模块，用于对所述实时频域特征进行主成分分析，获得重构后的频域特征；决策函数计算模块，用于根据所述重构后的频域特征采用支持向量机算法计算决策函数；判断模块，用于根据所述决策函数判断是否存在人为入侵。

本发明的有益效果是：本发明针对M-Z干涉仪型光纤周界安防系统的高灵敏度，在充分分析人类行为特征的基础上，提出一种基于时域去噪，频域滤波的信号识别新方法。在保证不漏报的情况下，收集绝大多数事件信号，通过时域去噪、频域滤波压缩提取具有代表性的频域特征。在获取时频特征后对特征进行主成分分析获取频域特征，根据频域特征采用支持向量机算法计算决策函数，根据所述决策函数判断是否存在人为入侵。本发明在保证识别时间和报警率的情况下，降低误报率，可控压缩所具有的时频特征，为M-Z干涉型光纤周界安防系统提供重要的支撑。

附图说明

图1是本发明光纤安防方法的流程图；

图2是步骤S600的流程图；

图3是步骤S700的流程图；

图4是本发明光纤安防方法系统的结构示意图。