[发明专利]基于相位敏感光时域反射传感器的防误警漏警方法

摘要

本发明公开了一种基于相位敏感光时域反射传感器的防误警漏警方法，其特征是向传感光纤注入宽度按固定规律变化的脉冲光，将不同脉冲宽度下采集的数据视为不同传感器的输出，采用多传感器信息融合算法对采集数据进行综合处理，根据综合处理的结果判断传感光纤沿线是否有入侵事件的发生，并确定入侵事件发生的具体位置。本发明充分利用不同脉冲宽度下传感器数据的相关性和差异性，在不增加传感器硬件成本的同时，有效降低了误警率和漏警率，其算法简单，定位精度高。

主权项

1.一种基于相位敏感光时域反射传感器的防误警漏警方法，所述相位敏感光时域反射传感器是将光脉冲注入传感光纤，用光电探测器接收传感光纤各位置产生的背向瑞利散射光，根据所接收的背向瑞利散射光通过数据处理判断传感光纤附近是否存在入侵行为并确定入侵的位置；其特征是，所述防误警漏警方法是按如下步骤进行：步骤1、向传感光纤注入宽度按固定规律变化的脉冲光，所述脉冲光的变化规律为：一个周期内含有m个脉冲，任意两个相邻脉冲的间隔为tp，脉冲的宽度为TP，TP＝{TP1,TP2,…,TPm}，TPi为第i个脉冲的宽度，i＝1,2…m；步骤2、数据采集和预处理：用光电探测器采集传感光纤中产生的背向瑞利散射光，并转换为数字量，采样频率为fs，则每注入一个光脉冲采集到的数据长度为tpfs，脉冲宽度变化M个周期后采集到的数据总长为：Mmtpfs，将采集获得的长度为Mmtpfs的数据进行分割，得到数组S，S＝{S1,S2,…,Sm}，Si是针对脉冲宽度为TPi的第i个脉冲采集获得的M组数据，Si＝{Si1,Si2,…,SiM}，Si是一个tpfs行、M列的矩阵，Sik表示第i个脉冲采集获得的第k组数据，k＝1,2…M；步骤3、单脉冲宽度数据报警判断：对矩阵Si的相邻列进行差分，得到针对脉冲宽度为TPi的第i个脉冲的差分矩阵Di：Di＝{|Si2‑Si1|,|Si3‑Si2|,…,|SiM‑Si(M‑1)|}，Di是一个tpfs行、M‑1列的矩阵；针对所述矩阵Di的各行分别进行求和得到数组H_i，H_ij为H_i的第j个数据，H_ij是矩阵Di中第j行所有列数据的和，j＝1,2…t_pf_s；D_ija表示矩阵Di中第j行第a列的元素，a＝1,2…(M‑1)；将数组Hi中的最大值和第二极大值分别记为SGi和Ni，则数组Hi的信噪比SNRi为：SNRi＝10log(SGi/Ni)，将入侵事件发生的位置记为li；若是：SNR_i≥3dB，即判断为针对脉冲宽度为TP_i的第i个脉冲检测到入侵事件，且入侵事件发生的位置l_i为：其中，c为真空中的光速，n为光纤折射率，t_i为数组H_i中最大值点的时刻；若否，则视为针对脉冲宽度为TPi的第i个脉冲未检测到入侵事件，且设置：li＝(‑∞，+∞)；步骤4、建立识别框架矩阵Em×4，Em×4＝[E1,E2,…,Em]，Ei表示脉冲宽度为TPi的第i个脉冲的识别框架，且有：Ei＝[pi1,pi2,pi3,pi4]，pi1表示传感器在有入侵事件情况下发出警报的概率，pi2＝1‑pi1表示漏告警的概率，pi4表示无入侵事件时传感器未发出报警的概率，pi3＝1‑pi4表示误告警的概率；依据步骤3，若脉冲宽度为TPi的第i个脉冲检测到入侵事件，则pi2＝pi4＝0，pi1和pi3的值通过先验概率进行确定；否则，pi1＝pi3＝0，pi2和pi4的值通过先验概率进行确定；步骤5、信息融合：采用信息融合算法对识别框架矩阵Em×4进行处理，得到向量Er：Er＝[p1,p2,p3,p4]，若p1为Er中的最大值，则系统发出告警，并将入侵事件定位于所有li的交集，即l1∩l2∩…∩lm，否则不发出报警。