連續(xù)分布式光纖傳感安防系統(tǒng)定位算法的研究.pdf

1、隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，通信電纜（包括海底電纜）、石油運(yùn)輸管道、天然氣運(yùn)輸管道、高壓電網(wǎng)以及小區(qū)和邊界的安防系統(tǒng)等基礎(chǔ)設(shè)施的安全監(jiān)測(cè)已成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展與社會(huì)穩(wěn)定的重要因素。特別是近些年來(lái)，由于非法施工、自然災(zāi)害及人為破壞等因素而頻頻引發(fā)的管道泄漏、高壓線盜取和非法入侵等惡劣事件，不僅給國(guó)家和人民的經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)造成重大損失，而且還給人們的生命安全和生存環(huán)境帶來(lái)巨大威脅。因此，針對(duì)各種危及電纜、管道安全及安防系統(tǒng)中非法入侵行為的及時(shí)發(fā)現(xiàn)和有效定位具

2、有重要的研究?jī)r(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。
　　 相對(duì)于電信號(hào)為基礎(chǔ)的傳感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和點(diǎn)式光電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)而言，本文研究的基于連續(xù)分布式光纖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無(wú)論是從監(jiān)測(cè)技術(shù)的難度、監(jiān)測(cè)量的內(nèi)容及指標(biāo)，還是從監(jiān)測(cè)的場(chǎng)合和范圍都提高到了一個(gè)新的階段。連續(xù)分布式光纖傳感器除具有傳統(tǒng)光纖傳感器所具有突出優(yōu)勢(shì)外，還能對(duì)被監(jiān)測(cè)環(huán)境實(shí)現(xiàn)連續(xù)不間斷監(jiān)測(cè)，因此可以構(gòu)成連續(xù)分布傳感網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用于一些傳統(tǒng)電傳感器和點(diǎn)式光纖傳感器所不能應(yīng)用的領(lǐng)域。本文研究了連續(xù)分布式光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的

3、定位原理及算法，并針對(duì)不同外界環(huán)境對(duì)連續(xù)分布式光纖傳感器解調(diào)系統(tǒng)的影響問(wèn)題，采用濾波、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)參數(shù)調(diào)節(jié)等手段提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。其中主要研究的內(nèi)容包括:
　　 (1)基于Mach-Zehnder干涉型光纖傳感器，詳細(xì)分析了連續(xù)分布式光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的工作原理及定位算法。將語(yǔ)音信號(hào)處理技術(shù)中的短時(shí)平均過(guò)零率算法應(yīng)用到系統(tǒng)中，以排除外界環(huán)境（包括下雨、敲擊、大風(fēng)等）對(duì)光纖安防系統(tǒng)的影響，實(shí)現(xiàn)對(duì)人為攀爬行為的定位，進(jìn)一步提高

4、了連續(xù)分布式光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的定位精度，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)采集到的數(shù)據(jù)驗(yàn)證了算法的有效性。
　　 (2)搭建了光纖護(hù)欄的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集的人為攀爬信號(hào)，基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立學(xué)習(xí)模型，完成了對(duì)人為攀爬信號(hào)短時(shí)過(guò)零數(shù)累加和的學(xué)習(xí)、訓(xùn)練，將加入隨機(jī)噪聲的攀爬信號(hào)作為測(cè)試數(shù)據(jù)輸入到BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，模擬實(shí)現(xiàn)了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)噪聲門限的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，使定位精度在原有基礎(chǔ)上獲得進(jìn)一步提升。
　　 (3)基于NI Labview軟件平臺(tái)，針對(duì)連