[发明专利]高速公路异常事件检测方法及系统

权利要求书

1.高速公路异常事件检测方法，其特征是，包括：

通过架设在高速公路护栏中的分布式光纤传感系统，采集高速公路上的并行多路光纤信号，高速公路护栏中的分布式光纤传感系统设有沿高速公路走向的光纤，在空间上得到若干个检测点的信号，每一路光纤信号来自于一个检测点；

对高速公路沿线的每一个检测点进行能量监测，将信号输出能量大于设定阈值时，将当前检测点视为待分析检测点，采集待分析检测点相邻的一个或多个检测点的光纤信号，将每个检测点的光纤信号进行特征提取；

将每个待分析检测点与其相邻检测点的特征进行特征融合，将融合后的特征作为待分析检测点的最终特征；

根据待分析检测点的最终特征，得到待分析检测点的检测异常事件标签。

2.如权利要求1所述的高速公路异常事件检测方法，其特征是，所述分布式光纤传感系统，具体包括：

光纤，光纤设置在高速公路护栏内，光纤通过环形器与激光器连接；

光纤通过环形器与探测器连接；

激光器通过光纤发射出多路并列光纤信号，多路并列光纤型号覆盖高速公路路面；

探测器采集并分析多路并列光纤信号。

3.如权利要求1所述的高速公路异常事件检测方法，其特征是，对高速公路沿线的每一个检测点进行能量监测，将信号输出能量大于设定阈值时，将当前检测点视为待分析检测点，采集待分析检测点相邻的一个或多个检测点的光纤信号，将每个检测点的光纤信号进行特征提取；具体包括：

对高速公路沿线的每一个检测点进行能量监测，将信号输出能量大于设定阈值时，将当前检测点视为待分析检测点，对待分析检测点的原始单路光纤信号加窗分帧处理；对加窗后的信号，提取每一帧信号的功率谱特征；

对待分析检测点的相邻检测点，也提取出功率谱特征。

4.如权利要求1所述的高速公路异常事件检测方法，其特征是，将每个待分析检测点与其相邻检测点的特征进行特征融合，将融合后的特征作为待分析检测点的最终特征；具体包括：

将待分析检测点与其相邻检测点的特征，按照检测点的位置顺序排序得到维度特征；

采用一维卷积核，对维度特征进行卷积处理，得到以当前检测点为中心的同一时刻多检测点融合结果，融合结果为当前前侧点的最终特征。

5.如权利要求1所述的高速公路异常事件检测方法，其特征是，根据待分析检测点的最终特征，得到待分析检测点的检测异常事件标签；具体包括：

将待分析检测点的最终特征，输入到训练后的神经网络模型中，得到异常事件的标签。

6.如权利要求5所述的高速公路异常事件检测方法，其特征是，所述神经网络模型，其网络结构包括：依次连接的空间邻域卷积层和时序卷积网络层；

其中，空间邻域卷积层，包括：沿着与高速公路中心线垂直的方向布设的若干个并列的一维卷积层；

其中，时序卷积网络层，实现采用时间卷积网络TCN来实现，将时间卷积网络的首层设置为十字卷积核，卷积核中心和中心的上下左右四邻域有不为零的系数。

7.如权利要求5所述的高速公路异常事件检测方法，其特征是，所述训练后的神经网络模型，其训练步骤包括：

构建训练集，所述训练集为已知高速公路异常事件标签的若干个检测点的信号特征；

将训练集，输入到神经网络模型中，对神经网络模型进行训练，当神经网络模型的损失函数值不再降低时，停止训练，得到训练后的神经网络模型。

8.如权利要求7所述的高速公路异常事件检测方法，其特征是，所述已知高速公路异常事件标签，具体包括：碰撞事故、攀爬护栏事件和撞击护栏事件。

9.如权利要求1所述的高速公路异常事件检测方法，其特征是，任意相邻检测点之间的间隔距离由光纤的空间分辨率决定。

10.高速公路异常事件检测系统，其特征是，包括：分布式光纤传感系统；

通过架设在高速公路护栏中的分布式光纤传感系统，采集高速公路上的并行多路光纤信号，高速公路护栏中的分布式光纤传感系统设有沿高速公路走向的光纤，在空间上得到若干个检测点的信号，每一路光纤信号来自于一个检测点；

对高速公路沿线的每一个检测点进行能量监测，将信号输出能量大于设定阈值时，将当前检测点视为待分析检测点，采集待分析检测点相邻的一个或多个检测点的光纤信号，将每个检测点的光纤信号进行特征提取；

将每个待分析检测点与其相邻检测点的特征进行特征融合，将融合后的特征作为待分析检测点的最终特征；

根据待分析检测点的最终特征，得到待分析检测点的检测异常事件标签。