[发明专利]基于光纤传感器的地震动信号定位方法及装置

说明书

本申请是关于一种基于光纤传感器的地震动信号定位方法及装置。该方法包括：获取预设时间内地震动信号及其位置信息；所述地震动信号包括K类声振动信号；对所述地震动信号中每一类声振动信号进行预处理；提取预处理后的地震动信号的傅里叶变换特征及其谱包络特征和双正交小波变换特征及其谱包络特征；将所述傅里叶变换特征及其谱包络特征和所述双正交小波变换特征及其谱包络特征训练并测试目标定位跟踪训练模型；输出测试结果即光纤传感器获取震动信号对应的地面目标所在位置。本申请可以提高震动信号定位跟踪的精确性和鲁棒性。

技术领域

本申请涉及光纤传感技术领域，尤其涉及一种基于光纤传感器的地震动信号定位方法及装置。

背景技术

光纤传感器利用光波作为信号的载体，基于光调制效应在外界环境因素(如湿度、压力、电场等因素)发生变化时对应调整光波的物理特征参量(如强度、波长、频率、相位等)；然后利用光纤作为光波的传输媒介；最后利用光电探测器接收光波，确定光波相位和光强的变化，从而得到被检测的外界环境因素的变化情况。

由于光纤本身不带电、抗电磁干扰、绝缘性好、灵敏度髙、体积小、重量轻、耐高温等优点，使得光纤传感器适于长期监测一些恶劣的环境下(髙温、易燃易爆、强电磁干扰等场所)的外界环境信息，例如，军事、航空航天、电力、铁路、油井等领域有着巨大的发展潜力。

光纤传感器可以用于检测地面目标，此时作为地震动传感器。在地面目标(行人、车辆)运动时对地面进行激励从而产生地震波，该地震波会沿着地球表面介质向四面传播。例如，地面行人运动(起动、跑动、跳跃等)时，地震波主要是有规律的冲击信号。车辆运动时，地震波主要包括：一是车辆发动机引起的车辆振动对地面的冲击；二是车辆自身的悬挂的自振对地面的冲击；三是车辆的轮胎或者履带在运动过程中对地面造成的周期性的拍打。然后利用地震动传感器采集上述地震波信号，之后再对上述信号进行分析，可以实现对地面目标进行探测、分类和定位跟踪等。

在实现本申请方案的过程中，发明人发现：在利用光线传感器定位跟踪地面目标的地震波时，由于地震动信号一般比较微弱，且外界环境复杂多变导致检测信号比较相似，无法及时对地震动信号作出准确定位。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本申请实施例提供一种基于光纤传感器的地震动信号定位方法及装置，用以解决相关技术中的技术问题。

根据本申请实施例的第一方面，提供一种基于光纤传感器的地震动信号定位方法，所述方法包括：

获取预设时间内地震动信号及其位置信息；所述地震动信号包括K类声振动信号，K为正整数；

对所述地震动信号中每一类声振动信号进行预处理；

提取预处理后的地震动信号的傅里叶变换特征及其谱包络特征和双正交小波变换特征及其谱包络特征；

将所述傅里叶变换特征及其谱包络特征和所述双正交小波变换特征及其谱包络特征训练并测试目标定位跟踪训练模型；

输出测试结果即光纤传感器获取震动信号对应的地面目标所在位置。

可选地，获取预设时间内地震动信号及其位置信息的步骤，包括：

在预设时间内的每一时刻，记录每一类信号的L个信号数据和一个位置数据；L为正整数。

可选地，对所述地震动信号中每一类声振动信号进行预处理的步骤，包括：

计算地震动信号的T*L个信号数据的平均值；T为预设时间段内的采集时刻的数量且为正整数，L为正整数；

针对每一类声震动信号，计算每一个信号数据和该声震动信号的平均值的比值对该类声震动信号进行归一化。

可选地，提取预处理后的地震动信号的傅里叶变换特征及其谱包络特征和双正交小波变换特征及其谱包络特征的步骤，包括：