【摘要】：目前,中國(guó)機(jī)場(chǎng)多采用圍欄、專人巡邏、紅外等手段防止外來(lái)入侵,這些傳統(tǒng)手段成本高、探測(cè)距離短、實(shí)時(shí)性差、漏報(bào)率高,無(wú)法滿足機(jī)場(chǎng)安全運(yùn)行的需求。分布式光纖傳感系統(tǒng)作為一種高性能的周界報(bào)警系統(tǒng),具有靈敏度高,抗干擾能力強(qiáng),傳輸距離長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),是一種非常理想的機(jī)場(chǎng)周界報(bào)警系統(tǒng)。基于此,本課題研制了一套基于相位敏感光時(shí)域反射儀(Φ-OTDR)和馬赫增德(Mach-Zehnder)聯(lián)合探測(cè)的機(jī)場(chǎng)周界報(bào)警系統(tǒng)。系統(tǒng)采用Φ-OTDR系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)擾動(dòng)的定位,采用Mach-Zehnder實(shí)現(xiàn)對(duì)擾動(dòng)的識(shí)別。本文工作主要有以下幾方面:第一,研究了基于相干探測(cè)Φ-OTDR的傳感原理�；趯�(duì)Φ-OTDR理論公式的詳細(xì)推導(dǎo),自行設(shè)計(jì)并搭建了一套Φ-OTDR實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)系統(tǒng)各器件的選取進(jìn)行了分析。第二,針對(duì)Φ-OTDR后向散射信號(hào)弱的問(wèn)題,本文采用累加平均和小波聯(lián)合去噪的方法,采用真實(shí)的試驗(yàn)數(shù)據(jù),驗(yàn)證了聯(lián)合去噪的有效性。針對(duì)傳統(tǒng)定位算法易出現(xiàn)虛警的問(wèn)題,本文采用防區(qū)定位算法,對(duì)該算法進(jìn)行了場(chǎng)外實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該算法定位準(zhǔn)確率達(dá)到了80%以上。第三,結(jié)合Φ-OTDR的硬件系統(tǒng),本文自行設(shè)計(jì)了一款Φ-OTDR軟件系統(tǒng)。該軟件系統(tǒng)采用生產(chǎn)者消費(fèi)者模式將數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理分離,解決了兩者之間的數(shù)據(jù)等待問(wèn)題。此外,該軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了累加平均、小波去噪算法和防區(qū)定位算法。第四,由于Φ-OTDR系統(tǒng)只能對(duì)擾動(dòng)進(jìn)行定位,為增加對(duì)擾動(dòng)的識(shí)別功能,本課題結(jié)合使用了Mach-Zehnder系統(tǒng)。利用已有的Mach-Zehnder系統(tǒng),本文對(duì)Mach-Zehnder系統(tǒng)的擾動(dòng)識(shí)別算法進(jìn)行研究。針對(duì)馬赫增德信號(hào)的非平穩(wěn)特性,本文提出了基于互補(bǔ)集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(CEEMD)奇異值熵和多核支持向量機(jī)(SVM)的信號(hào)特征提取與識(shí)別方法。試驗(yàn)表明,此方法的識(shí)別率達(dá)到了90%。
[Abstract]:At present, Chinese airports mostly use fencing, special patrol, infrared and other means to prevent foreign invasion. These traditional methods have the advantages of high cost, short detection distance, poor real-time performance and high rate of missing reports, which can not meet the needs of airport safe operation. As a high performance perimeter alarm system, distributed optical fiber sensing system has the advantages of high sensitivity, strong anti-interference ability and long transmission distance. It is an ideal airport perimeter alarm system. Based on this, an airport perimeter alarm system based on phase sensitive optical time domain reflectometer (桅-OTDR) and Mach-Zehnder is developed. 桅-OTDR system is used to locate disturbance and Mach-Zehnder is used to identify disturbance. The main work of this paper is as follows: firstly, the sensing principle based on coherent detection 桅-OTDR is studied. Based on the detailed derivation of 桅-OTDR theoretical formula, a set of 桅-OTDR experimental platform is designed and built, and the selection of each device in the system is analyzed. Secondly, aiming at the weakness of 桅-OTDR backscattering signal, the method of cumulative average and wavelet joint denoising is adopted in this paper, and the real experimental data are used to verify the effectiveness of joint denoising. In order to solve the problem of false alarm in the traditional localization algorithm, this paper presents an off-site experiment on this algorithm, and finds that the accuracy of the algorithm is more than 80%. Thirdly, combining 桅-OTDR hardware system, this paper designs a 桅-OTDR software system. The software system uses producer and consumer model to separate data collection from data processing, and solves the problem of data waiting between them. In addition, the software system realizes the accumulative average, wavelet denoising algorithm and area location algorithm. Fourthly, because 桅-OTDR system can only locate the disturbance, in order to increase the recognition function of disturbance, the Mach-Zehnder system is used in this paper. Based on the existing Mach-Zehnder system, the disturbance identification algorithm of Mach-Zehnder system is studied in this paper. In view of the non-stationary characteristics of Maherzonde signal, this paper presents a signal feature extraction and recognition method based on complementary set empirical mode decomposition (CEEMD) singular value entropy and multi-core support vector machine (SVM). The experiment shows that the recognition rate of this method is 90%.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)民航大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP212;TP277

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李永倩;馬立;;φ-OTDR振動(dòng)傳感系統(tǒng)中的相位模糊問(wèn)題[J];紅外與激光工程;2015年09期

2 鄭印;段發(fā)階;涂勤昌;伯恩;;φ-OTDR識(shí)別不同頻率振動(dòng)事件研究[J];光電工程;2015年05期

3 王路露;;光纖周界安防系統(tǒng)在物流倉(cāng)儲(chǔ)安全管理中的應(yīng)用[J];信息技術(shù)與信息化;2014年09期

4 潘衛(wèi)軍;許友水;;機(jī)場(chǎng)跑道入侵人為因素識(shí)別與預(yù)防研究[J];人類工效學(xué);2014年03期

5 李勤;張春熹;李立京;鐘翔;李傳生;;激光器頻率漂移對(duì)相位敏感光時(shí)域反射計(jì)擾動(dòng)定位精度的影響[J];中國(guó)激光;2014年03期

6 邱亮南;;適用于智能建筑安全防范的新型主動(dòng)紅外入侵探測(cè)器——智能型紅外線幕欄/紅外線幕墻[J];智能建筑;2014年03期

7 郁蘇煒;;淺談機(jī)場(chǎng)圍界監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)在北方地區(qū)的應(yīng)用[J];電子世界;2014年04期

8 李蘇;;油氣管道監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J];油氣儲(chǔ)運(yùn);2014年02期

9 邢八一;徐方辰;;光纖周界安防系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀及市場(chǎng)前景分析[J];中國(guó)安防;2014年Z1期

10 周俊;潘政清;葉青;蔡海文;趙浩;瞿榮輝;方祖捷;;基于多頻率綜合鑒別φ-OTDR系統(tǒng)中干涉衰落假信號(hào)的相位解調(diào)技術(shù)[J];中國(guó)激光;2013年09期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 王祥傳;融合弱光柵的改進(jìn)型瑞利分布式光纖傳感系統(tǒng)[D];南京大學(xué);2015年

2 呂立冬;頻分復(fù)用相干光時(shí)域反射系統(tǒng)研究[D];南京大學(xué);2012年

3 封皓;基于雙Mach-Zehnder干涉儀結(jié)構(gòu)的光纖管道安全預(yù)警系統(tǒng)建模及定位研究[D];天津大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前7條

1 蓋井艷;基于光纖干涉技術(shù)的機(jī)場(chǎng)周界報(bào)警模式識(shí)別研究[D];中國(guó)民航大學(xué);2016年

2 肖向輝;基于干涉和φ-OTDR復(fù)合的分布式光纖振動(dòng)傳感技術(shù)的研究[D];重慶大學(xué);2014年

3 任廣;干涉型分布式光纖周界及其定位技術(shù)研究[D];武漢郵電科學(xué)研究院;2014年

4 靳志剛;基于Mach-Zehnder與OTDR混合光路的分布式光纖預(yù)警系統(tǒng)[D];天津大學(xué);2014年

5 王立娜;基于布里淵散射的分布傳感技術(shù)研究[D];天津大學(xué);2009年

6 徐錚偉;小波閾值特征選取與去噪研究[D];吉林大學(xué);2008年

7 謝孔利;基于φ-OTDR的分布式光纖傳感系統(tǒng)[D];電子科技大學(xué);2008年

，

本文編號(hào)：2369954