CN105698915B - 一种光纤振源识别方法及装置、系统 - Google Patents
一种光纤振源识别方法及装置、系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种光纤振源识别方法及装置、系统，该方法包括：识别终端获取与预设振动信号模型匹配的第一采样电信号，其中，所述第一采样电信号由第一采样光信号转换得到，所述第一采样光信号由对光纤反射的光信号进行采样而得；分析所述第一采样电信号在时域和空域的平稳特性；对应所述第一采样电信号不同时域和空域的平稳特性，采用不同的检测方式对所述第一采样电信号进行检测；若所述检测通过，则将所述第一采样电信号对应的光纤位置确定为振源。通过上述方式，能够针对不同环境实现有效识别振源，避免对振源的误识别。
Description
技术领域
本发明涉及光纤通信领域，特别是涉及一种光纤振源识别方法及装置、系统。
背景技术
随着光纤处理技术发展，可利用光纤探测周边环境状况，例如是否有物体经过、且该物体具体为何物等。当检测光纤受到外界干扰影响发生振动时，光纤中传输光的部分特性就会改变，识别终端对信号进行采集，分析采集信号的特征以判断其光特性的改变，进而可检测出振源的位置，进而可实现对环境的监测。
然而，光纤所处的环境通常存在较多的干扰噪声，从而导致光纤信号中含有度量的时空二维分布参数的非平稳干扰，引起对振源的误识别。而且，不同环境其光纤信号中的干扰也有所不同。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供光纤振源识别方法及装置、系统，能够针对不同环境实现有效识别振源，避免对振源的误识别。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种光纤振源识别方法，包括：识别终端获取与预设振动信号模型匹配的第一采样电信号，其中，所述第一采样电信号由第一采样光信号转换得到，所述第一采样光信号由对光纤反射的光信号进行采样而得；分析所述第一采样电信号在时域和空域的平稳特性；对应所述第一采样电信号号不同时域和空域的平稳特性，采用不同的检测方式对所述第一采样电信号进行检测；若所述检测通过，则将所述第一采样电信号对应的光纤位置确定为振源。
其中，所述对应所述第一采样电信号号不同时域和空域的平稳特性，采用不同的检测方式对所述第一采样电信号进行检测的步骤包括：若所述第一采样电信号的时域平稳特性不满足第一平稳条件且空域平稳特性满足第二平稳条件，则采用滑窗式恒虚警率检测方式对所述第一采样电信号进行检测；若所述第一采样电信号的时域平稳特性满足所述第一平稳条件且空域平稳特性不满足所述第二平稳条件，则采用杂波图点检测方式对所述第一采样电信号进行检测；若所述第一采样电信号的时域平稳特性不满足所述第一平稳条件且空域平稳特性不满足所述第二平稳条件，则采用杂波图面检测方式对所述第一采样电信号进行检测。
其中，所述采用滑窗式恒虚警率检测方式对所述第一采样电信号进行检测的步骤包括：获取所述第一采样电信号左侧的h个第二采样电信号值、以及右侧的h个第三采样电信号值，其中，所述h个第二采样电信号中的最右侧的所述第二采样电信号、所述h个第三采样电信号中最左侧的所述第三采样电信号均与所述第一采样电信号相隔g个采样电信号；比较所述第一采样电信号值与第一门限以及所述第二采样电信号与第二门限，其中，所述第一门限为所述h个第二采样电信号值和所述h个第三采样电信号值的算术平均值Z，所述第二门限为所述h个第二采样电信号值和h个第三采样电信号值中第k个最小采样电信号值；若所述第一采样电信号值大于所述第一门限，且所述第二采样电信号与第二门限，则所述检测通过。
其中，所述采用杂波图点检测方式对所述第一采样电信号进行检测的步骤包括：根据所述光信号的所有采样光信号转换得到采样电信号生成杂波图，并将所述杂波图按照对应光纤不同位置划分若干个杂波图单元；利用所述第一采样电信号所在的杂波图单元的有限次回波输入进行迭代，以得到第三门限；比较所述第一采样电信号值与所述第三门限，若所述第一采样电信号值大于所述第三门限，则所述检测通过。
其中，所述利用所述第一采样电信号所在的杂波图单元的有限次回波输入进行迭代，以得到第三门限的步骤包括：利用公式1对所述第一采样电信号所在的杂波图单元进行迭代更新，以得到第三门限：
其中，为所述第三门限，n+1为当前所述光信号的接收序号，所述j为所述第一采样电信号所在的杂波图单元序号，qn-1为第j个杂波图单元的第n-1次回波输出幅度值，ω为遗忘因子。
其中，所述采用杂波图面检测方式对所述第一采样电信号进行检测的步骤包括：根据所述光信号的所有采样光信号转换得到采样电信号生成杂波图，并将所述杂波图按照对应光纤不同位置划分若干个杂波图单元；以所述第一采样电信号所在的杂波图单元为中心，取单元数为MN的第一空间区域，并在所述第一空间区域中取以第一采样电信号所在的杂波图单元为中心的第二空间区域；由除所述第二空间区域外所述第一空间区域的剩余区域的信号强度计算得参考强度值；比较所述第一采样电信号强度与所述参考强度值，若所述第一采样电信号强度大于所述参考强度值，则所述检测通过。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种光纤振源识别装置，包括：获取模块，用于获取与预设振动信号模型匹配的第一采样电信号，其中，所述第一采样电信号由第一采样光信号转换得到，所述第一采样光信号由对光纤反射的光信号进行采样而得；分析模块，用于分析所述第一采样光信号在时域和空域的平稳特性；检测模块，用于对应所述第一采样光信号不同时域和空域的平稳特性，采用不同的检测方式对所述第一采样电信号进行检测，并在所述检测通过时，则将所述第一采样电信号对应的光纤位置确定为振源。
其中，所述检测模块包括：滑窗检测单元，用于在所述第一采样电信号的时域平稳特性不满足第一平稳条件且空域平稳特性满足第二平稳条件时，采用滑窗式恒虚警率检测方式对所述第一采样电信号进行检测；杂波图点检测单元，用于在所述第一采样电信号的时域平稳特性满足所述第一平稳条件且空域平稳特性不满足所述第二平稳条件时，采用杂波图点检测方式对所述第一采样电信号进行检测；杂波图面检测单元，用于在所述第一采样电信号的时域平稳特性不满足所述第一平稳条件且空域平稳特性不满足所述第二平稳条件时，采用杂波图面检测方式对所述第一采样电信号进行检测。
其中，所述杂波图点检测单元具有用于：根据所述光信号的所有采样光信号转换得到采样电信号生成杂波图，并将所述杂波图按划分若干个杂波图单元；利用所述第一采样电信号所在的杂波图单元的有限次回波输入进行迭代，以得到第三门限；比较所述第一采样电信号值与所述第三门限，若所述第一采样电信号值大于所述第三门限，则所述检测通过。
为解决上述技术问题，本发明采用的再一个技术方案是：提供一种光纤识别系统，包括光纤、光纤传感器及识别终端；所述光纤传感器用于向所述光纤一端发出第一光信号，并从所述光纤一端接收由所述第一光信号反射得到的第二光信号，并对所述第二光信号进行采样得到多个采样光信号，将所述多个采样光信号转换得到多个采样电信号；所述识别终端用于在查找出与预设振动信号模型匹配的第一采样电信号时，对所述第一采样电信号进行检测，在检测通过时，将所述第一采样电信号对应的光纤位置确定为振源，其中，所述识别终端包括上述的光纤振源识别装置，以对所述第一采样电信号进行检测。
上述方案，识别终端根据第一采样电信号不同时域和空域的平稳特性，采用不同的检测方式对预设振动信号模型匹配的第一采样电信号进行检测，并在所述检测通过时，将所述第一采样电信号对应的光纤位置确定为振源，识别终端利用上述检测方式对预设振动信号模型匹配的第一采样电信号进行干扰检测，并在检测通过后才确定为振源，避免对振源的误识别，提高了识别振源的可靠性，而且，识别终端根据所述第一采样电信号不同时域和空域的平稳特性，采用不同的检测方式进行检测，即针对不同环境实现了自适应检测，可进一步有效识别振源。
附图说明
图1是本发明光纤振源识别方法一实施方式的流程图；
图2是本发明光纤振源识别系统一实施方式的结构示意图；
图3是本发明光纤振源识别方法另一实施方式的部分流程图；
图4是图3所示实施方式中光信号对应的采样电信号序列的示意图；
图5是本发明光纤振源识别方法再一实施方式的部分流程图；
图6是本发明光纤振源识别方法又再一实施方式的部分流程图；
图7是本发明图7所示实施方式中部分杂波示意图。
图8是本发明光纤振源识别装置一实施方式的结构示意图；
图9是本发明光纤振源识别装置另一实施方式的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、接口、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施方式中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
请参阅图1，本发明光纤振源识别方法一实施方式的流程图，该方法包括：
S11：识别终端获取与预设振动信号模型匹配的第一采样电信号。
其中，所述第一采样电信号由第一采样光信号转换得到，所述第一采样光信号由对光纤反射的光信号进行采样而得。
请结合图2举例说明，图2示出一光纤振源识别系统，该光纤振源识别系统采用光脉冲调制体质，通过探测背向散射信号的相位变化引起的反射光干涉强度变化，能够同时检测出多个并发振源，从而实现预警和对振源定位。在该光纤振源识别系统，光纤传感器21与识别终端22连接。光纤23设置于需监测的环境中如地下，以监测该环境状况。光纤传感器21定时从光纤23的一端发出第一光信号，该第一光信号可以是一脉冲信号，如为脉冲宽度为10ns的激光，该第一光信号在光纤23中各个位置经过瑞利散射形成的第二光信号，并且该第二光信号反射回该光纤23的一端。光纤传感器21从该光纤23的一端获得该第二光信号。本发明方法中所述的光纤发射得到的光信号即为该第二光信号。光纤传感器21对第二光信号进行采样，得到多个采样光信号。其中，该采样间隔可采集光纤每隔设定距离发射的光信号，例如，第一个采样光信号对应为距离光纤一端1米位置反射的光信号，第二个采样光信号对应为距离光纤一端2米位置反射的光信号，以此类推。
由于背向散射的光信号及其微弱，且其信噪比较小，在对光信号处理的过程中难度较大、精度较小，因此光纤传感器33将上述多个采样光信号转换为对应的采样电信号便于信号的处理。这里可以通过一般的光电转换器如APD转换得到模拟信号，再通过模数转换器将模拟信号转换成数字信号。
光纤传感器21将转换后的多个采样电信号发送至识别终端22。当然，在其他实施例中，该光电转换步骤可由识别终端22执行，即识别终端22接收光纤传感器21对第二光信号采样得到的多个采样光信号，并将其转换成多个采样电信号，得到采样电信号序列，如图4所示。在本例中，光纤传感器21定时从光纤23一端发送第一光信号，对应地光纤23每隔一段时间反射回相应的第二光信号，故识别终端22每隔一段时间则接收到对应的采样电信号序列，不同时间间隔接收到采样电信号序列携带着对应时刻光纤不同位置的环境状态信息。
识别终端22的模型数据库中预设有多个振动信号模型，识别终端22将每个所述采样电信号与预设振动信号模型进行对比分析。如果存在采样电信号与预设振动信号模型的波形匹配，则确定所述采样电信号对应的光纤位置的环境状态可能发生振动，并将该对应的光纤位置为待确定振源，并继续执行本实施例方法的步骤。
S12：识别终端分析所述第一采样电信号在时域和空域的平稳特性。
例如，该第一采样电信号在时域的平稳特性为第一采样电信号对应的该光纤位置在不同时刻反射得到的对应采样电信号的波动幅度，该第一采样电信号在空域的平稳特性为在某一时刻该光纤不同位置的对应采样电信号的波动幅度。
S13：识别终端对应所述第一采样电信号不同时域和空域的平稳特性，采用不同的检测方式对所述第一采样电信号进行检测。
例如，若所述第一采样电信号的时域平稳特性不满足第一平稳条件且空域平稳特性满足第二平稳条件，则采用滑窗式恒虚警率(英文：Constant False-Alarm Rate，简称：CFAR)检测方式对所述第一采样电信号进行检测；若所述第一采样电信号的时域平稳特性满足所述第一平稳条件且空域平稳特性不满足所述第二平稳条件，则采用杂波图点检测方式对所述第一采样电信号进行检测；若所述第一采样电信号的时域平稳特性不满足所述第一平稳条件且空域平稳特性不满足所述第二平稳条件，则采用杂波图面检测方式对所述第一采样电信号进行检测。在一具体应用中，该第一平稳条件为该第一采样电信号的时域波动小于第一设定波动值，具体如该第一采样电信号与之前接收的对应光纤位置的采样电信号的波动幅度小于第一设定幅度。该第二平稳条件为该第一采样电信号的空域波动小于第二设定波动值，具体如该第一采样电信号所处时刻的光纤对应不同位置的采样电信号的波动幅值小于第二设定幅度，该第一设定幅度和第二设定幅度可设置为相同。
下面对上述提及的三种检测方式分别进行举例说明。
(1)请参阅图3，图3是本发明光纤振源识别方法另一实施例的部分流程图。上述采用滑窗式CFAR检测方式对所述第一采样电信号进行检测的步骤包括以下子步骤：
S301：识别终端获取所述第一采样电信号左侧的h个第二采样电信号值、以及右侧的h个第三采样电信号值。
其中，所述h个第二采样电信号中的最右侧的所述第二采样电信号、所述h个第三采样电信号中最左侧的所述第三采样电信号均与所述第一采样电信号相隔g个采样电信号。该采样电信号序列分别由第二光信号采样得到的多个采样光信号转换得到。该采样电信号序列从左至右是按照对第二光信号的采样先后顺序排列，也即按照距离光纤一端的距离从近至远顺序排列。
S302：识别终端比较所述第一采样电信号值与第一门限以及所述第二采样电信号与第二门限。
其中，所述第一门限为所述h个第二采样电信号值和所述h个第三采样电信号值的算术平均值Z，所述第二门限为所述h个第二采样电信号值和h个第三采样电信号值中第k个最小采样电信号值。
S303：若所述第一采样电信号值大于所述第一门限，且所述第二采样电信号与第二门限，则所述检测通过。
本实施例中，如图4所示，多个采样光信号转换得到采样电信号序列S(t)(t＝1,…,N)，上述符合预设振源特征的第一采样电信号为S(i)，该i小于M。在该采样电信号序列S(t)中，将该第一采样电信号S(i)左右侧g个采样电信号分别确定为第一保护单元P1(S(i-g),…,S(i-1))和第二保护单元P2(S(i+1),…,S(i+g))，图4中，g为2。取该第一保护单元P1左侧的h个采样电信号(S(i-g-h),…,S(i-g-1))为第一滑窗单元L1，取该第二保护单元P2右侧的h个采样电信号(S(i+g+1),…,S(i+g+h))为第二滑窗单元L2。根据公式11计算第一滑窗单元L1和第二滑窗单元L2中所有采样电信号值之算术平均值Z，并将该Z确定为该第一门限。
识别终端判断第一采样电信号值S(i)是否大于该第一门限Z，若否，则检测不通过，结束流程；若是，则将该第一滑窗单元L1和第二滑窗单元L2中所有采样电信号值从小至大顺序排列，经获取其中从最小端数起第k个采样电信号值作为第二门限，并判断第一采样电信号值S(i)是否大于该第二门限，若是，则确定检测通过；若否，则确定检测不通过，并结束流程。
可以理解的是，在其他实施例中，识别终端也可先比较第二门限，判断第一采样电信号值大于第二门限时再比较第一门限，其中，对应门限也可在对应比较步骤中或之前获得，在此不作具体限定。
利用上述滑窗式CFAR检测方式可有效滤除干扰，提高多目标干扰情况下的CFAR性能，且幅度减少计算量，提高运算效率，节省识别终端处理资源。
(2)请参阅图5，图5是本发明光纤振源识别方法再一实施例的部分流程图。上述采用杂波图点检测方式对所述第一采样电信号进行检测步骤包括以下子步骤：
S501：识别终端根据光信号的所有采样光信号转换得到采样电信号生成杂波图，并将所述杂波图按照对应光纤不同位置划分若干个杂波图单元。
S502：识别终端利用所述第一采样电信号所在的杂波图单元的有限次回波输入进行迭代，以得到第三门限。
具体，可利用公式12对所述第一采样电信号所在的杂波图单元进行迭代更新，以得到第三门限
其中，该光信号的所有采样光信号转换得到采样电信号也即上述采样电信号序列。n+1为当前所述光信号的接收序号，也即上述该光信号对应的采样电信号序列的接收序号，识别终端每次接收到从光纤一端发射回来的第二光信号对应的采样电信号序列均进行顺序标号，当前检测的第二光信号对应的采样电信号序列的接收序号为n+1；所述j为所述第一采样电信号所在的杂波图单元序号，qn-1为第j个杂波图单元的第n-1次回波输出幅度值，ω为遗忘因子。
S503：识别终端比较所述第一采样电信号值与所述第三门限，若所述第一采样电信号值大于所述第三门限，则所述检测通过。
杂波图是一种时域上的自适应处理方法，用于实时记录该光纤振源识别系统周边环境的杂波分布及其强度变化，其给予对同一空间单元的多次扫掠值进行处理来估计出该空间单元杂波的平均幅度，从而给出该周边环境的二分层信息。识别终端根据不同时刻接收到的采样电信号序列生成杂波图，并将所述杂波图按照对应光纤不同位置划分若干个杂波图单元，也称为空间单元。
例如，识别终端利用公式13对每个杂波图单元进行迭代更新，以得到每个杂波图的背景功率估计：
将上述公式13展开迭代后即得到上述公式14：
其中，n+1为该杂波图对应所述采样电信号序列的接收序号；所述t为杂波图单元序号，qn-1为第t个杂波图单元的第n-1次回波输出幅度值，ω为遗忘因子。
识别终端根据每次接收的采样电信号序列生成的杂波图计算得到该杂波图每个单元的背景功率估计并将其存储。在检测到符合振源特征的第一采样电信号时，将存储的前次对应杂波图单元的背景功率估计作为其检测门限即第三门限，识别终端判断第一采样电信号值是否大于该第三门限，若是，则确定检测通过；若否，则确定检测不通过，并结束流程。
本实施例中，检测门限会根据每次新接收的采样电信号序列进行不断更新，使其与当前环境状况相匹配，进而提高了滤去干扰的正确性。
(3)请参阅图6，图6是本发明光纤振源识别方法又再一实施例的部分流程图。上述采用杂波图面检测方式对所述第一采样电信号进行检测步骤包括以下子步骤：
S601：识别终端根据所述光信号的所有采样光信号转换得到采样电信号生成杂波图，并将所述杂波图按照对应光纤不同位置划分若干个杂波图单元。
S602：识别终端以所述第一采样电信号所在的杂波图单元为中心，取单元数为MN的第一空间区域，并在所述第一空间区域中取以第一采样电信号所在的杂波图单元为中心的第二空间区域。
S603：识别终端由除所述第二空间区域外所述第一空间区域的剩余区域的信号强度计算得参考强度值。
S604：识别终端比较所述第一采样电信号强度与所述参考强度值，若所述第一采样电信号强度大于所述参考强度值，则所述检测通过。
请结合参阅图7举例说明，识别终端生成如上一实施例所述的杂波图，并分成若干个杂波图单元。其中，该第一采样电信号所在的杂波图单元为J，以该杂波图单元J为中心，取一第一空间区域MN，该空间区域MN包括6*9＝54个杂波图单元，在第一空间区域MN中取一仍以杂波图单元J为中心的第二空间区域pq，该空间区域pq包括3*3＝9个杂波图单元，除所述第二空间区域pq外所述第一空间区域MN的剩余区域作为参考区域，用于估计杂波图单元J的杂波功率水平。计算该参考区域中的所有杂波图单元的功率的算术平均值，作为参考强度值。识别终端判断第一采样电信号功率是否大于该参考强度值，若是，则确定检测通过；若否，则确定检测不通过，并结束流程。
S604：若所述检测通过，则识别终端将所述第一采样电信号对应的光纤位置确定为振源。
识别终端采用上述检测方式对第一采样电信号进行检测，若检测通过，则将该第一采样电信号对应的光纤位置确定为振源；若不通过，则确定该第一采样电信号对应的光纤位置不是振源，并结束流程。
上述实施例中，识别终端利用上述检测方式对预设振动信号模型匹配的第一采样电信号进行干扰检测，并在检测通过后才确定为振源，避免对振源的误识别，提高了识别振源的可靠性，而且，识别终端根据所述第一采样电信号不同时域和空域的平稳特性，采用不同的检测方式进行检测，即针对不同环境实现了自适应检测，可进一步有效识别振源。
参阅图8，图8是本发明光纤振源识别装置一实施方式的结构示意图，该装置包括：
获取模块91，用于获取与预设振动信号模型匹配的第一采样电信号，其中，所述第一采样电信号由第一采样光信号转换得到，所述第一采样光信号由对光纤反射的光信号进行采样而得。在一实施例中，该第一采样电信号是由第一采样光信号进行光电转换得到模拟信号，再通过模数转换得到的对应数字信号。
分析模块92，用于分析所述第一采样电信号在时域和空域的平稳特性。
检测模块93，用于对应所述第一采样电信号不同时域和空域的平稳特性，采用不同的检测方式对所述第一采样电信号进行检测，并在所述检测通过时，则将所述第一采样电信号对应的光纤位置确定为振源。
可选的，所述检测模块93包括：
滑窗检测单元931，用于在所述第一采样电信号的时域平稳特性不满足第一平稳条件且空域平稳特性满足第二平稳条件时，采用滑窗式恒虚警率检测方式对所述第一采样电信号进行检测；
杂波图点检测单元932，用于在所述第一采样电信号的时域平稳特性满足所述第一平稳条件且空域平稳特性不满足所述第二平稳条件时，采用杂波图点检测方式对所述第一采样电信号进行检测；以及
杂波图面检测单元933，用于在所述第一采样电信号的时域平稳特性不满足所述第一平稳条件且空域平稳特性不满足所述第二平稳条件时，采用杂波图面检测方式对所述第一采样电信号进行检测。
滑窗检测单元931具体用于获取所述第一采样电信号左侧的h个第二采样电信号值、以及右侧的h个第三采样电信号值，其中，所述h个第二采样电信号中的最右侧的所述第二采样电信号、所述h个第三采样电信号中最左侧的所述第三采样电信号均与所述第一采样电信号相隔g个采样电信号；比较所述第一采样电信号值与第一门限以及所述第二采样电信号与第二门限，其中，所述第一门限为所述h个第二采样电信号值和所述h个第三采样电信号值的算术平均值Z，所述第二门限为所述h个第二采样电信号值和h个第三采样电信号值中第k个最小采样电信号值；若所述第一采样电信号值大于所述第一门限，且所述第二采样电信号与第二门限，则所述检测通过。
可选地，所述杂波图点检测单元932具有用于：根据所述光信号的所有采样光信号转换得到采样电信号生成杂波图，并将所述杂波图按照对应光纤不同位置划分若干个杂波图单元；利用所述第一采样电信号所在的杂波图单元的有限次回波输入进行迭代，以得到第三门限；比较所述第一采样电信号值与所述第三门限，若所述第一采样电信号值大于所述第三门限，则所述检测通过。
其中，所述杂波图点检测单元932可利用公式12对所述第一采样电信号所在的杂波图单元进行迭代更新，以得到第三门限。
可选地，所述杂波图面检测单元933具体用于根据所述光信号的所有采样光信号转换得到采样电信号生成杂波图，并将所述杂波图按照对应光纤不同位置划分若干个杂波图单元；以所述第一采样电信号所在的杂波图单元为中心，取单元数为MN的第一空间区域，并在所述第一空间区域中取以第一采样电信号所在的杂波图单元为中心的第二空间区域；由除所述第二空间区域外所述第一空间区域的剩余区域的信号强度计算得参考强度值；比较所述第一采样电信号强度与所述参考强度值，若所述第一采样电信号强度大于所述参考强度值，则所述检测通过。
其中，该识别装置的上述模块分别用于执行上述方法实施例中的相应步骤，具体执行过程如上方法实施例说明，在此不作赘述。
参阅图9，图9是本发明光纤振源识别装置另一实施方式的结构示意图，该装置100包括处理器101、存储器102、接收器103及总线104。其中，处理器101、存储器102、接收器103均可以是一个或多个，图9中仅以一个为例。
接收器103用于接收外部设备发送的信息。例如，接收光纤传感器检测得到的采样电信号序列。
存储器102用于存储计算机程序，并向处理器101提供所述计算机程序，且可存储处理器101处理的数据，例如接收器103接收到的采样电信号序列。其中，存储器102可以包括只读存储器、随机存取存储器和非易失性随机存取存储器(NVRAM)中的至少一种。
在本发明实施例中，处理器101通过执行存储器102存储的计算机程序，用于：
获取与预设振动信号模型匹配的第一采样电信号，其中，所述第一采样电信号由第一采样光信号转换得到，所述第一采样光信号由对光纤反射的光信号进行采样而得；
分析所述第一采样电信号在时域和空域的平稳特性；
对应所述第一采样电信号不同时域和空域的平稳特性，采用不同的检测方式对所述第一采样电信号进行检测；
若所述检测通过，则将所述第一采样电信号对应的光纤位置确定为振源。
可选地，处理器101执行所述对应所述第一采样电信号不同时域和空域的平稳特性，采用不同的检测方式对所述第一采样电信号进行检测的步骤包括：若所述第一采样电信号的时域平稳特性不满足第一平稳条件且空域平稳特性满足第二平稳条件，则采用滑窗式恒虚警率检测方式对所述第一采样电信号进行检测；若所述第一采样电信号的时域平稳特性满足所述第一平稳条件且空域平稳特性不满足所述第二平稳条件，则采用杂波图点检测方式对所述第一采样电信号进行检测；若所述第一采样电信号的时域平稳特性不满足所述第一平稳条件且空域平稳特性不满足所述第二平稳条件，则采用杂波图面检测方式对所述第一采样电信号进行检测。
可选地，处理器101执行所述采用滑窗式恒虚警率检测方式对所述第一采样电信号进行检测的步骤包括：获取所述第一采样电信号左侧的h个第二采样电信号值、以及右侧的h个第三采样电信号值，其中，所述h个第二采样电信号中的最右侧的所述第二采样电信号、所述h个第三采样电信号中最左侧的所述第三采样电信号均与所述第一采样电信号相隔g个采样电信号；比较所述第一采样电信号值与第一门限以及所述第二采样电信号与第二门限，其中，所述第一门限为所述h个第二采样电信号值和所述n个第三采样电信号值的算术平均值Z，所述第二门限为所述h个第二采样电信号值和h个第三采样电信号值中第k个最小采样电信号值；若所述第一采样电信号值大于所述第一门限，且所述第二采样电信号与第二门限，则所述检测通过。
可选地，处理器101执行所述采用杂波图点检测方式对所述第一采样电信号进行检测的步骤包括：根据所述光信号的所有采样光信号转换得到采样电信号生成杂波图，并将所述杂波图按照对应光纤不同位置划分若干个杂波图单元；利用所述第一采样电信号所在的杂波图单元的有限次回波输入进行迭代，以得到第三门限；比较所述第一采样电信号值与所述第三门限，若所述第一采样电信号值大于所述第三门限，则所述检测通过。
处理器101执行所述利用所述第一采样电信号所在的杂波图单元的有限次回波输入进行迭代，以得到第三门限的步骤包括：利用公式12对所述第一采样电信号所在的杂波图单元进行迭代更新，以得到第三门限。
处理器101执行所述采用杂波图面检测方式对所述第一采样电信号进行检测的步骤包括：根据所述光信号的所有采样光信号转换得到采样电信号生成杂波图，并将所述杂波图按照对应光纤不同位置划分若干个杂波图单元；以所述第一采样电信号所在的杂波图单元为中心，取单元数为MN的第一空间区域，并在所述第一空间区域中取以第一采样电信号所在的杂波图单元为中心的第二空间区域；由除所述第二空间区域外所述第一空间区域的剩余区域的信号强度计算得参考强度值；比较所述第一采样电信号强度与所述参考强度值，若所述第一采样电信号强度大于所述参考强度值，则所述检测通过。
上述处理器101还可以称为CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)。具体的应用中，终端的各个组件通过总线104耦合在一起，其中总线104除包括数据总线之外，还可以包括电源总线、控制总线和状态信号总线等。但是为了清楚说明起见，在图中将各种总线都标为总线104。上述本发明实施方式揭示的方法也可以应用于处理器101中，或者由处理器101实现。
上述方案中，识别终端利用上述检测方式对预设振动信号模型匹配的第一采样电信号进行干扰检测，并在检测通过后才确定为振源，避免对振源的误识别，提高了识别振源的可靠性，而且，识别终端根据所述第一采样电信号不同时域和空域的平稳特性，采用不同的检测方式进行检测，即针对不同环境实现了自适应检测，可进一步有效识别振源。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (11)
1.一种光纤振源识别方法，其特征在于，包括：
识别终端获取与预设振动信号模型匹配的第一采样电信号，其中，所述第一采样电信号由第一采样光信号转换得到，所述第一采样光信号由对光纤反射的光信号进行采样而得；
分析所述第一采样电信号在时域和空域的平稳特性；
对应所述第一采样电信号不同时域和空域的平稳特性，采用不同的检测方式对所述第一采样电信号进行检测；
若所述检测通过，则将所述第一采样电信号对应的光纤位置确定为振源；
其中，所述对应所述第一采样电信号不同时域和空域的平稳特性，采用不同的检测方式对所述第一采样电信号进行检测的步骤包括：
若所述第一采样电信号的时域平稳特性不满足第一平稳条件且空域平稳特性满足第二平稳条件，则采用滑窗式恒虚警率检测方式对所述第一采样电信号进行检测；
若所述第一采样电信号的时域平稳特性满足所述第一平稳条件且空域平稳特性不满足所述第二平稳条件，则采用杂波图点检测方式对所述第一采样电信号进行检测；
若所述第一采样电信号的时域平稳特性不满足所述第一平稳条件且空域平稳特性不满足所述第二平稳条件，则采用杂波图面检测方式对所述第一采样电信号进行检测。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用滑窗式恒虚警率检测方式对所述第一采样电信号进行检测的步骤包括：
获取所述第一采样电信号左侧的h个第二电采样电信号值、以及右侧的h个第三电采样电信号值，其中，所述h个第二采样电信号中的最右侧的所述第二采样电信号、所述h个第三采样电信号中最左侧的所述第三采样电信号均与所述第一采样电信号相隔g个采样电信号；
比较所述第一采样电信号值与第一门限以及所述第二采样电信号与第二门限，其中，所述第一门限为所述h个第二采样电信号值和所述h个第三采样电信号值的算术平均值Z，所述第二门限为所述h个第二采样电信号值和h个第三采样电信号值中第k个最小采样电信号值；
若所述第一采样电信号值大于所述第一门限，且所述第二采样电信号与第二门限，则所述检测通过。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述采用杂波图点检测方式对所述第一采样电信号进行检测的步骤包括：
根据所述光信号的所有采样光信号转换得到采样电信号生成杂波图，并将所述杂波图按照对应光纤不同位置划分若干个杂波图单元；
利用所述第一采样电信号所在的杂波图单元的有限次回波输入进行迭代，以得到第三门限；
比较所述第一采样电信号值与所述第三门限，若所述第一采样电信号值大于所述第三门限，则所述检测通过。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用所述第一采样电信号所在的杂波图单元的有限次回波输入进行迭代，以得到第三门限的步骤包括：
利用公式1对所述第一采样电信号所在的杂波图单元进行迭代更新，以得到第三门限：
其中，为所述第三门限，n为前一所述光信号的接收序号，所述j为所述第一采样电信号所在的杂波图单元序号，qn-1为第j个杂波图单元的第n-1次回波输出幅度值，ω为遗忘因子。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用杂波图面检测方式对所述第一采样电信号进行检测的步骤包括：
根据所述光信号的所有采样光信号转换得到采样电信号生成杂波图，并将所述杂波图按照对应光纤不同位置划分若干个杂波图单元；
以所述第一采样电信号所在的杂波图单元为中心，取单元数为MN的第一空间区域，并在所述第一空间区域中取以第一采样电信号所在的杂波图单元为中心的第二空间区域；
由除所述第二空间区域外所述第一空间区域的剩余区域的信号强度计算得参考强度值；
比较所述第一采样电信号强度与所述参考强度值，若所述第一采样电信号强度大于所述参考强度值，则所述检测通过。
6.一种光纤振源识别装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取与预设振动信号模型匹配的第一采样电信号，其中，所述第一采样电信号由第一采样光信号转换得到，所述第一采样光信号由对光纤反射的光信号进行采样而得；
分析模块，用于分析所述第一采样电信号在时域和空域的平稳特性；以及
检测模块，用于对应所述第一采样电信号不同时域和空域的平稳特性，采用不同的检测方式对所述第一采样电信号进行检测，并在所述检测通过时，则将所述第一采样电信号对应的光纤位置确定为振源；
其中，所述检测模块包括：
滑窗检测单元，用于在所述第一采样电信号的时域平稳特性不满足第一平稳条件且空域平稳特性满足第二平稳条件时，采用滑窗式恒虚警率检测方式对所述第一采样电信号进行检测；
杂波图点检测单元，用于在所述第一采样电信号的时域平稳特性满足所述第一平稳条件且空域平稳特性不满足所述第二平稳条件时，采用杂波图点检测方式对所述第一采样电信号进行检测；以及
杂波图面检测单元，用于在所述第一采样电信号的时域平稳特性不满足所述第一平稳条件且空域平稳特性不满足所述第二平稳条件时，采用杂波图面检测方式对所述第一采样电信号进行检测。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述杂波图点检测单元具有用于：
根据所述光信号的所有采样光信号转换得到采样电信号生成杂波图，并将所述杂波图按照对应光纤不同位置划分若干个杂波图单元；
利用所述第一采样电信号所在的杂波图单元的有限次回波输入进行迭代，以得到第三门限；
比较所述第一采样电信号值与所述第三门限，若所述第一采样电信号值大于所述第三门限，则所述检测通过。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述滑窗检测单元具体用于：
获取所述第一采样电信号左侧的h个第二采样电信号值、以及右侧的h个第三采样电信号值，其中，所述h个第二采样电信号中的最右侧的所述第二采样电信号、所述h个第三采样电信号中最左侧的所述第三采样电信号均与所述第一采样电信号相隔g个采样电信号；
比较所述第一采样电信号值与第一门限以及所述第二采样电信号与第二门限，其中，所述第一门限为所述h个第二采样电信号值和所述h个第三采样电信号值的算术平均值Z，所述第二门限为所述h个第二采样电信号值和h个第三采样电信号值中第k个最小采样电信号值；
若所述第一采样电信号值大于所述第一门限，且所述第二采样电信号与第二门限，则所述检测通过。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述杂波图面检测单元具体用于：
根据所述光信号的所有采样光信号转换得到采样电信号生成杂波图，并将所述杂波图按照对应光纤不同位置划分若干个杂波图单元；
以所述第一采样电信号所在的杂波图单元为中心，取单元数为MN的第一空间区域，并在所述第一空间区域中取以第一采样电信号所在的杂波图单元为中心的第二空间区域；
由除所述第二空间区域外所述第一空间区域的剩余区域的信号强度计算得参考强度值；
比较所述第一采样电信号强度与所述参考强度值，若所述第一采样电信号强度大于所述参考强度值，则所述检测通过。
10.一种光纤振源识别装置，其特征在于，包括处理器和存储器；
所述存储器用于存储计算机程序；
所述处理器通过执行所述存储器存储的计算机程序，用于执行权利要求1至5任一项所述的方法。
11.一种光纤识别系统，其特征在于，包括光纤、光纤传感器及识别终端；
所述光纤传感器用于向所述光纤一端发出第一光信号，并从所述光纤一端接收由所述第一光信号反射得到的第二光信号，并对所述第二光信号进行采样得到多个采样光信号，将所述多个采样光信号转换得到多个采样电信号；
所述识别终端用于在查找出与预设振动信号模型匹配的第一采样电信号时，对所述第一采样电信号进行检测，在检测通过时，将所述第一采样电信号对应的光纤位置确定为振源，其中，所述识别终端包括权利要求6-9任一项所述的光纤振源识别装置或者权利要求10所述的光纤振源识别装置，以对所述第一采样电信号进行检测。
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