文档介绍：学校代码 10530 学号 201011011535
分类号 TP212 密级
硕士学位论文
分布式光纤传感器的周界安防
系统入侵信号识别
学位申请人李枭
指导教师罗光明副教授
学院名称信息工程学院
学科专业电力电子与电力传动
研究方向光电信号检测与处理
二○一三年六月一日
The Intrusion Signal Recognition of
Perimeter Security for Distributed
the Fiber-optic Senor
Candidate Li Xiao
Supervisor Prof. Luo Guang ming
College College of Information Engineering
Program Detecting and processing of photoelectric signal
Specialization Power Electronics Device and System
University Xiangtan University
Date June, 1th, 2013
湘潭大学
学位论文原创性声明
本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所
取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任
何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡
献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的
法律后果由本人承担。
作者签名: 日期: 年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意
学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文
被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编
入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇
编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名: 日期: 年月日
导师签名: 日期: 年月日
摘要
随着社会经济的快速发展和各种信息容量的飞速增加, 以光纤为传递信息
主要媒质的光纤通信技术和以光纤中的导波原理为理论基础的光纤传感技术在
人类过去几十年的生活和许多领域中得到了广泛的应用。基于分布式光纤传感的
周界安防系统是新一代的安防系统,相对于传统的周界安防系统,它具有监测距
离长、传感器无源、灵敏度高、响应时间短、能耗低、适应复杂地形等突出优点,
是当前国际、国内的研究热点,而如何提高其检测概率和降低系统的虚警率是一
个难题。
本论文以区分各种引起光缆振动的激励为目标,依据信号检测理论和小波分
析等数字信号处理理论,按照理论分析、检测方案、试验验证的研究顺序,对分
布式光纤传感周界安防系统的信号检测进行了深入的分析和讨论。论文完成了以
下工作:
(1) 分析了全光纤马赫-泽德干涉仪的应力应变效应,通过对应力应变效应
的研究,建立了全光纤马赫-泽德干涉仪型的分布式周界安防系统的定位模型。
基于该模型,可以使分布式光纤传感周界安防系统中的传感臂与参考臂可以铺设
在同一根光缆内,并由此大幅度减少系统成本。
(2) 分析了外场实验数据,给出了入侵振动和噪声信号的特征,根据实际信
号特征与低信噪比情况下能量检测器的检测概率低的问题,利用信号时域-频域
中的小波多尺度分析理论,提出了提取小波细节 d 7 频段信号的能量幅值进行阈
值检测的信号检测方案。
(3) 在小波多尺度分析方法的基础上,构造了信号在时域-频域的方差特征
向量,提出了根据特征向量的不同识别各种引起光缆振动的不同激励的“尺度-
方差”信号识别方法。利用该识别方法可以清晰地区分各种激励。为了提高系统
输出信噪比,设计了小波阈值消噪滤波器。
(4) 根据课题的设计指标和本文提出的理论方法,并进行了外场实验。实验
结果验证了本文所提出的模型和方法的有效性。
关键字:分布式光纤传感;马赫-泽德干涉仪;信号识别;小波变换;周界安防
I
Abstract
With the rapid socio-economic development and the rapid increase in
information capacity, optical munication technology to the optical fiber for
the transmission of i