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传感器与微系统（TransducerandMicrosystemTechnologies）
2017年第36卷第4期
DOI;10.13873/J.10009787(2017)04015003
基于时域特征的光纤安防系统信号识别算法
卢娜，安博文，李五涟，卢学佳（上海海事大学信息工程学院，上海201306）
摘要：在分布式光纤周界安防系统中，为实时有效分辨出系统所受的人侵事件和干扰事件，提出了一种基于时域特征的振动信号模式识别算法。对原始振动信号进行降噪处理，然后提取降噪后信号的短时能量和短时过阀值率两类特征值，将提取的特征值作为特征向量输入到支持向量机（SVM)中进行训练和测试，建立分类模型，将分类模型应用于安防系统，实时识别出人侵和干扰事件。实验结果可知：模式识别算法的分类效率高，误差小，具有有效性和可行性。
关键词：分布式光纤周界；时域特征；模式识别；支持向量机
中图分类号：TN929.1
文献标识码：A
文章编号：1000-9787(2017)04-0150-03
Signalrecognitionalgorithmoffiber-opticsecuritysvstem
based ontime-domainfeatures LU Na, AN Bo-wen, LI Yu-lian, LU Xue-jia
(College of Information Engineering,Shanghai Maritime University,Shanghai 201306, China)
Abstract: In distributed optical fiber perimeter security system, in order to recognize intrusion and interference events effectively in realtime, a vibration signal patem recognition algorithm based on time-domain features in actual optical fiber perimeter security system is proposed. Original vibration signal is processed to reduce the noise,short-term energy and short-term threshold rate are extracted and formed feature vector, Next, the feature vector is input into support vector machine( SVM) for training and test and establish classification model, which is used to security system and recognize intrusion and interference event. Experimental results show that the pattem recognition algorithm classification is high-efficiency ,high-accurate,effectiveness and feasibility.
Key words: distributed optical fiber perimeter; time-domain features; pattem recognition; support vector machine(SVM)
引言 0
目前，以光纤作为传感器的光纤周界安防系统因其抗电磁干扰、低功耗、安全性高、分布式监测等特点在机场、炸药库、油气管道、边境等领域逐渐取代了传统的周界安防解决方案。本系统采用的光纤周界安防系统基于相位敏感光时域反射原理，沿线各点都可以作为传感器，可以实现分布式测量，测量范围达几十公里。光纤周界振动信号识别中，特征提取是关键，识别效果的优劣主要由特征提取的好坏直接决定。如何通过光纤振动信号快速实时地判别出系统所受的扰动是人侵事件还是干扰事件，制约光纤周界安防系统的应用。
光纤周界安防系统对人侵报警响应时间和断纤报警响应时间都有较高要求，时域处理的方法直接快速，因此，在对振动信号的模式识别中，在保证模式识别准确率的情况下，采用时域的方法对信号进行识别快速有效，更适合用于
收稿日期：2016-04-22
实际应用(2)。在实际的应用系统中，数据的采集额率为 10kHz，每隔0.4096s将采集的数据进行时域特征提取，选择基于支持向量机(SVM)的模式识别算法对提取的特征进行识别，数据处理时间小于0.4096s，达到实时在线监测的效果。同时，为了降低背景噪声和非人侵事件对识别效果的影响，利用巴特沃斯滤波器对原始信号进行降噪，减少
噪声千扰，降低了误报率。光纤振动信号处理
1.1
光纤振动信号降噪
在光纤周界安防系统中，采集到的光纤振动信号因自
然环境因素会含有一定的噪声信号，而车辆经过是通过路面-光纤栅栏-光纤的方式作用在光纤上，产生的振动信号多分布在中低额率段，风作用在光纤上的振动信号亦分布在中低频率股。固此，为体现入侵信号的报动特征，减少噪