基于SVM的φ-OTDR分布式光纖擾動(dòng)傳感系統(tǒng)模式識(shí)別研究.pdf

1、分布式光纖擾動(dòng)傳感系統(tǒng)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、檢測(cè)距離長(zhǎng)且能抗電磁干擾等優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于周界安防、管線預(yù)警監(jiān)測(cè)和通信光纜檢測(cè)等領(lǐng)域。相位敏感光時(shí)域反射計(jì)(Phase-Sensitive Optical Time Domain Reflectometer，Φ-OTDR)分布式光纖擾動(dòng)傳感系統(tǒng)具有系統(tǒng)穩(wěn)定、分辨率高、定位精確以及多點(diǎn)定位等重要優(yōu)勢(shì)，已成為分布式光纖傳感系統(tǒng)的研究熱點(diǎn)。本文針對(duì)Φ-OTDR分布式光纖擾動(dòng)傳感系統(tǒng)的擾動(dòng)事件模式

2、識(shí)別，開(kāi)展深入的理論與實(shí)驗(yàn)研究。
　　本論文完成的主要研究工作如下:
　　(1)對(duì)光時(shí)域反射計(jì)、相位敏感光時(shí)域反射計(jì)、偏振態(tài)光時(shí)域反射計(jì)和布里淵光時(shí)域反射計(jì)等技術(shù)進(jìn)行分析與對(duì)比，分別在實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)搭建出基于Φ-OTDR分布式光纖擾動(dòng)傳感系統(tǒng)，并進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究。
　　(2)提出一種基于支持向量機(jī)(Support Vector Machine，SVM)算法的擾動(dòng)判別和擾動(dòng)模式識(shí)別的方法。通過(guò)提取信號(hào)時(shí)域和頻域的平均值、

3、方差、均方差以及信號(hào)功率數(shù)字特征，利用左偏二叉樹(shù)結(jié)構(gòu)建立了基于SVM算法的分類器，對(duì)有無(wú)擾動(dòng)進(jìn)行判別并對(duì)擾動(dòng)模式進(jìn)行識(shí)別研究。根據(jù)傳感信號(hào)的特征，采用三級(jí)分類器，每一級(jí)分類器均采用SVM算法進(jìn)行分類。首先利用分類器Ⅰ在對(duì)有無(wú)擾動(dòng)信號(hào)進(jìn)行判別，然后對(duì)有擾動(dòng)信號(hào)利用分類器Ⅱ、分類器Ⅲ和分類器Ⅳ分別對(duì)擾動(dòng)事件的模式進(jìn)行識(shí)別，主要識(shí)別的擾動(dòng)模式有:踩壓擾動(dòng)方式、澆水?dāng)_動(dòng)方式和敲擊擾動(dòng)方式。
　　(3)開(kāi)發(fā)出基于百度地圖的定位導(dǎo)航App模塊

4、。定位導(dǎo)航模塊具有定位、接收擾動(dòng)信息和導(dǎo)航等三大功能。在發(fā)生擾動(dòng)時(shí)，三部分能協(xié)同工作，及時(shí)指引尋線人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)。
　　(4)搭建Φ-OTDR分布式光纖擾動(dòng)傳感系統(tǒng)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)所提出的SVM分類算法進(jìn)行驗(yàn)證。分別在500m、6500m和21500m處各進(jìn)行100組有無(wú)擾動(dòng)的判別實(shí)驗(yàn);在500m處對(duì)踩壓方式、澆水方式和敲擊方式三種模式各進(jìn)行100組模式識(shí)別實(shí)驗(yàn)，得到正確的擾動(dòng)判別率在96％以上，對(duì)三種模式的正確識(shí)別率在94％以上，漏