CN112885011B - 光纤周界安防系统的入侵检测方法及相关设备 - Google Patents

光纤周界安防系统的入侵检测方法及相关设备 Download PDF

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CN112885011B CN202110090735.8A CN202110090735A CN112885011B CN 112885011 B CN112885011 B CN 112885011B CN 202110090735 A CN202110090735 A CN 202110090735A CN 112885011 B CN112885011 B CN 112885011B
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Abstract

本说明书一个或多个实施例提供一种光纤周界安防系统的入侵检测方法，包括：获取所述光纤周界安防系统的光纤振动传感光路的电压信号序列；根据所述电压信号序列计算振动强度；基于预定规则设定阈值，对超出阈值的振动信号判定为入侵信号。本发明的入侵检测方法通过多阈值过门限率的加权平均结合干涉信号可见度对振动信号进行分析，避免了单一过门限率分析的准确性差的问题。入侵检测过程中安防系统不必调制激光器或引入额外器件，检测方法简单、快速、准确，提高了系统的适用范围。

Description

光纤周界安防系统的入侵检测方法及相关设备
技术领域
本说明书一个或多个实施例涉及光纤安防技术领域，尤其涉及一种光纤周界安防系统的入侵检测方法及相关设备。
背景技术
干涉型光纤传感器具有灵敏度高、动态范围的优点，用光纤作为传感和传输单元，不易受电磁干扰影响。常见的干涉型光纤传感器采用双光束干涉仪结构，用于测量振动和声音，在周界安防领域有着广泛应用。通过监测光缆上的各种振动信号触发报警，对周界的入侵行为和跨越行为进行实时警戒，广泛应用于机场、监狱、学校、工厂、高档社区等进行周界防范。
目前大多数光纤周界安防系统采用能量阈值或信号过门限率阈值方式识别入侵振动信号，这些检测方法需要光路信号本身的光强信息，因此受光强变化影响比较大。系统在使用过程中光强可能会随时变化，因此信号分析应避免光强变化的影响，同时应尽可能保证系统结构简单，尽可能不引入额外的调制器件以提高系统的可靠性，降低系统成本。在不同的应用场景中，振动信号有强有弱，如何有效提取振动信号的强度信息对于光纤振动传感的应用尤为重要。
发明内容
有鉴于此，本说明书一个或多个实施例的目的在于提出一种光纤周界安防系统的入侵检测方法及相关设备，以解决光强变化影响振动强度信号提取的问题。
基于上述目的，本说明书一个或多个实施例提供了一种光纤周界安防系统的入侵检测方法，包括：
获取所述光纤周界安防系统的光纤振动传感光路中的光信号，并测量得到所述光信号的电压信号序列；
在所述光纤振动传感光路中加载振动信号，并获取输出的干涉光信号的光强最大值和最小值，基于所述光信号的光强最大值和最小值计算光路最大可见度，基于所述光路最大可见度计算可见度阈值；
将所述电压信号序列进行分帧得到每帧电压信号序列，对所述每帧电压信号序列进行归一化计算，基于经过归一化的所述每帧电压信号序列和所述光路最大可见度计算每帧电压信号序列的归一化可见度；
基于归一化的所述每帧电压信号序列数值范围，平均分布设置多个相对阈值门限，基于经过归一化的所述每帧电压信号序列和所述多个相对阈值门限计算所述每帧电压信号序列的过门限率，基于所述每帧电压信号序列的归一化可见度和经过加权平均计算的所述过门限率计算得到每帧电压信号序列的振动强度；
若当前检测到的所述每帧电压信号序列的振动强度超过预设振动强度阈值，所述每帧电压信号序列的归一化可见度超过所述可见度阈值，且同时满足上述两个阈值条件的时长超过预设的帧数阈值，则判定当前所述光纤振动传感光路的电压信号序列为入侵信号。
进一步的，所述基于所述光路最大可见度计算可见度阈值，包括：基于所述光路最大可见度和比例系数计算所述可见度阈值，所述比例系数取值范围为0.7-0.9。
进一步的，所述基于经过归一化的所述每帧电压信号序列和所述光路最大可见度计算每帧电压信号序列的归一化可见度，包括：所述每帧电压信号序列的归一化可见度具体为
Figure BDA0002912568930000021
其中，vmax为光路最大可见度，
Figure BDA0002912568930000022
和
Figure BDA0002912568930000023
分别为归一化的所述每帧电压信号序列的最大值和最小值。
进一步的，所述基于经过归一化的所述每帧电压信号序列和所述相对阈值门限计算所述每帧电压信号序列的过门限率，包括：所述每帧电压信号序列的过门限率具体为
Figure BDA0002912568930000024
其中，Tk为相对阈值门限，K为相对阈值门限个数，XN(m)为归一化的每帧电压信号序列，sign(g)为为符号函数，
Figure BDA0002912568930000031
进一步的，所述基于所述每帧电压信号序列的归一化可见度和经过加权平均计算的所述过门限率计算得到每帧电压信号序列的振动强度，包括：所述振动强度具体为
Figure BDA0002912568930000032
其中，vN为每帧电压信号序列的归一化可见度，K为所述相对阈值门限个数，tk为加权系数，tk≥0且
Figure BDA0002912568930000033
Figure BDA0002912568930000034
为每帧电压信号序列的过门限率。
进一步的，所述基于所述每帧电压信号序列的归一化可见度和经过加权平均计算的所述过门限率计算得到每帧电压信号序列的振动强度，包括：将所述过门限率依照数值大小进行排序，将进行所述加权平均计算时所述过门限率的最大值对应的权重系数设置为较小权重。
基于同一发明构思，本说明书一个或多个实施例提供了一种光纤周界安防系统的入侵检测装置，包括：
获取信号模块，被配置为获取所述光纤周界安防系统的光纤振动传感光路中的光信号，并测量得到所述光信号的电压信号序列；
振动强度计算模块，被配置为在所述光纤振动传感光路中加载振动信号，并获取输出的干涉光信号的光强最大值和最小值，基于所述光信号的光强最大值和最小值计算光路最大可见度，基于所述光路最大可见度计算可见度阈值；
将所述电压信号序列进行分帧得到每帧电压信号序列，对所述每帧电压信号序列进行归一化计算，基于经过归一化的所述每帧电压信号序列和所述光路最大可见度计算每帧电压信号序列的归一化可见度；
基于归一化的所述每帧电压信号序列数值范围，平均分布设置多个相对阈值门限，基于经过归一化的所述每帧电压信号序列和所述多个相对阈值门限计算所述每帧电压信号序列的过门限率，基于所述每帧电压信号序列的归一化可见度和经过加权平均计算的所述过门限率计算得到每帧电压信号序列的振动强度；
入侵判定模块，被配置为若当前检测到的所述每帧电压信号序列的振动强度超过预设振动强度阈值，所述每帧电压信号序列的归一化可见度超过所述可见度阈值，且同时满足上述两个阈值条件的时长超过预设的帧数阈值，则判定当前所述光纤振动传感光路的电压信号序列为入侵信号。
基于同一发明构思，本说明书一个或多个实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上任意一项所述的方法。
基于同一发明构思，本说明书一个或多个实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令在被计算机执行时，使所述计算机实现如上任意一项所述的方法。
从上面所述可以看出，本说明书一个或多个实施例提供的一种光纤周界安防系统的入侵检测方法及相关设备，该检测方法通过多阈值过门限率的加权平均结合干涉信号可见度进行分析，避免了单一过门限率分析的准确性差的问题。入侵检测过程中安防系统中不必调制激光器或引入额外器件，该检测方法通过结合干涉信号可见度信息，使得系统可以在不同光强时能够得到振动信息的准确分析，避免了光强信号波动对振动信息提取的影响。该方法通过适当选取不同阈值处的过门限率的权重，可以在振动信号很弱的场合得到振动强度信息的有效分析，提高了系统的适用范围。本发明的检测方法计算简单、快速、准确，适应性较广。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书一个或多个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本说明书一个或多个实施例的光纤周界安防系统示意图；
图2为本说明书一个或多个实施例的入侵检测方法的流程示意图；
图3为本说明书一个或多个实施例的传感光路的干涉信号图谱；
图4为本说明书一个或多个实施例正常状态下干涉仪信号图谱；
图5为本说明书一个或多个实施例的归一化的干涉仪信号图谱；
图6为本说明书一个或多个实施例的入侵检测装置模块结构的示意图；
图7为本说明书一个或多个实施例的电子设备硬件结构示意图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
需要说明的是，除非另外定义，本说明书一个或多个实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
如背景技术部分所述，随着光导纤维和光纤通信技术的不断成熟，光纤传感器的应用得到了快速发展。基于光纤传感技术的周界安防系统也在安防领域逐渐被人们重视。与传统安防系统相比，光纤传感系统对压力和振动更敏感，且兼备传感和信号传输的功能，能够对直接触及或间接传递给光纤的各种扰动进行实时监控，将传感光纤上的微小振动转化为电信号传递给信号处理终端进行分析处理和智能识别。
参考图1为光纤周界安防系统示意图，由光纤激光器产生相干光源，通过光纤干涉仪对振动信号传感，光纤干涉仪输出信号携带了光缆上的振动信号。由光电探测器接收光纤干涉仪输出的光信号，并转化成电信号，经过信号调理电路将电信号调整到合适采集的电压范围，并使用模数信号转换器对电信号进行数字化。通过入侵检测单元对电压信号序列进行检测判定，判定结果通过报警输出及显示单元输出。
申请人在实现本公开的过程中发现，前目大多数的光纤周界安防系统入侵检测方法受光强变化影响比较大，不同的应用场景中，振动信号强弱不等，导致不能对得到的振动信息进行准确分析，安防系统的可靠性受到影响。
以下，通过具体的实施例进一步详细说明本公开的技术方案。
本公开的一个实施例提供了一种光纤周界安防系统的入侵检测方法，参考图2，包括以下步骤：
步骤S101、获取所述光纤周界安防系统的光纤振动传感光路中的光信号，并测量得到所述光信号的电压信号序列。
本步骤中光纤干涉仪的干涉信号经过光电转化、放大后，通过数字化得到电压信号序列xk(k＝1,2,3,…)。
步骤S102、在所述光纤振动传感光路中加载振动信号，并获取输出的干涉光信号的光强最大值和最小值，基于所述光信号的光强最大值和最小值计算光路最大可见度，基于所述光路最大可见度计算可见度阈值；
将所述电压信号序列进行分帧得到每帧电压信号序列，对所述每帧电压信号序列进行归一化计算，基于经过归一化的所述每帧电压信号序列和所述光路最大可见度计算每帧电压信号序列的归一化可见度；
基于归一化的所述每帧电压信号序列数值范围，平均分布设置多个相对阈值门限，基于经过归一化的所述每帧电压信号序列和所述多个相对阈值门限计算所述每帧电压信号序列的过门限率，基于所述每帧电压信号序列的归一化可见度和经过加权平均计算的所述过门限率计算得到每帧电压信号序列的振动强度。
作为一可选实施例，在光纤振动传感光路中加载振动信号，如轻拍干涉仪，并采集完整的光纤干涉仪输出的光信号，使得光信号能够达到最大值和最小值。由可见度定义可得信号最大可见度vmax为：
Figure BDA0002912568930000061
作为一可选实施例，基于所述光路最大可见度和比例系数计算所述可见度阈值，所述比例系数取值范围为0.7-0.9。设定可见度阈值vTH＝svmax，其中s为比例系数，根据经验选取数值为0.7-0.9之间。
作为一可选实施例，对采集得到的电压信号序列进行分帧，得到每帧电压信号序列xN(m),m＝1,2,…N，其中N为信号帧长度。对每帧电压信号序列进行归一化，将信号线性变化到[0,1]之间的范围，即
Figure BDA0002912568930000062
其中
Figure BDA0002912568930000063
计算每帧电压信号序列的归一化可见度为
Figure BDA0002912568930000064
其中vmax为光路最大可见度。
相对阈值门限是基于归一化后的每帧电压信号序列数值进行取值的，在归一化后的电压信号的【0,1】数值范围内平均设置相对阈值门限，即将【0,1】数值范围等分，每个等分点值作为相对阈值门限的数值。传感光路的振动信号在相对阈值门限处穿梭振荡，过门限率能够表征振动信号的振荡强度。当取值单一的相对阈值门限时，阈值门限数值局限在某一个值附近，可能无法排除噪声的影响，而多个相对阈值门限的设置可以最大程度的降低噪声对于振动信号的影响，对后续振动信号强度计算的准确性提供了支持。但是，相对阈值门限的个数设置也不宜过大，否则会大大增加后续计算时的运算量。
作为一可选实施例，所述相对阈值门限个数大于等于4。具体的，设定K个相对阈值门限分别为：
Figure BDA0002912568930000071
其中K取大于等于4的整数。由归一化的每帧电压信号序列XN(m)和每个相对阈值门限计算过门限率
Figure BDA0002912568930000072
其中sign(g)为符号函数，
Figure BDA0002912568930000073
将K个过门限率按照从小到大的顺序进行排序得到
Figure BDA0002912568930000074
综上可得每帧电压信号序列的振动强度为
Figure BDA0002912568930000075
其中tk为权重系数，tk≥0且
Figure BDA0002912568930000076
作为一可选实施例，将所述过门限率依照数值大小进行排序，将进行所述加权平均计算时所述过门限率的最大值对应的权重系数设置为较小权重。
具体的，振动强度计算式中的加权系数tk的选择与场景有关。参考图3为实际采集得到的干涉信号，由于噪声的存在，此时无论相对阈值门限如何限定，总是有可能计算得到比较大的振动信号，从而有可能引起误报，因此有必要对权重系数tk进行限制。为了避免噪声对振动强度计算的影响，一般将过门限率最大值对应的tk设置成比较小的权重，也可以将其设定为0，即tk＝0。本实施例中通过适当选取不同阈值处的过门限率的权重，可以在振动信号很弱的场合得到振动强度信息的有效分析，同时也能避免噪声对振动信号的影响。
步骤S103、若当前检测到的所述每帧电压信号序列的振动强度超过预设振动强度阈值，所述每帧电压信号序列的归一化可见度超过所述可见度阈值，且同时满足上述两个阈值条件的时长超过预设的帧数阈值，则判定当前所述光纤振动传感光路的电压信号序列为入侵信号。
具体的，根据具体应用场景设定不同的振动强度阈值
Figure BDA0002912568930000081
和可见度阈值vTH。同时设定M为帧数阈值，即获取到的当前电压信号序列满足两个阈值条件的时长帧数，M的值根据具体的场景和经验值进行设定。当有M帧连续电压信号序列满足
Figure BDA0002912568930000082
和vN≥vTH时，即判定当前电压信号序列为入侵信号。
作为一可选实施例，对于实际的光纤振动传感信号，采集入侵信号截取一部分如图4所示，经预先计算可得光路最大可见度vmax为0.62。对图4中的干涉信号进行归一化后，得到如图5所示的干涉信号。设定可见度阈值vTH＝0.5，振动强度阈值
Figure BDA0002912568930000083
为0.2，两个阈值已在图5中用虚线标出。计算得到的当前每帧电压信号序列的归一化可见度和每帧电压信号序列的振动强度如图中实线所示，帧数阈值设定为M＝4。从图5中可以看出，在109.8s左右可以检测到入侵信号，从而进行入侵报警。
基于步骤S101至S103，完成对光纤振动信号的提取，采用多阈值过门限率的加权平均结合干涉信号可见度进行分析，避免了单一过门限率分析的准确性差的问题，提高了系统的适用范围。
可以理解，该方法可以通过任何具有计算、处理能力的装置、设备、平台、设备集群来执行。
需要说明的是，本说明书一个或多个实施例的方法可以由单个设备执行，例如一台计算机或服务器等。本实施例的方法也可以应用于分布式场景下，由多台设备相互配合来完成。在这种分布式场景的情况下，这多台设备中的一台设备可以只执行本说明书一个或多个实施例的方法中的某一个或多个步骤，这多台设备相互之间会进行交互以完成所述的方法。
需要说明的是，上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
基于同一发明构思，参考图6，本公开的一个实施例还提供了一种光纤周界安防系统的入侵检测装置，包括：
获取信号模块601，被配置为获取所述光纤周界安防系统的光纤振动传感光路中的光信号，并测量得到所述光信号的电压信号序列；
振动强度计算模块602，被配置为在所述光纤振动传感光路中加载振动信号，并获取输出的干涉光信号的光强最大值和最小值，基于所述光信号的光强最大值和最小值计算光路最大可见度，基于所述光路最大可见度计算可见度阈值；
将所述电压信号序列进行分帧得到每帧电压信号序列，对所述每帧电压信号序列进行归一化计算，基于经过归一化的所述每帧电压信号序列和所述光路最大可见度计算每帧电压信号序列的归一化可见度；
基于归一化的所述每帧电压信号序列数值范围，平均分布设置多个相对阈值门限，基于经过归一化的所述每帧电压信号序列和所述多个相对阈值门限计算所述每帧电压信号序列的过门限率，基于所述每帧电压信号序列的归一化可见度和经过加权平均计算的所述过门限率计算得到每帧电压信号序列的振动强度；
入侵判定模块603，被配置为若当前检测到的所述每帧电压信号序列的振动强度超过预设振动强度阈值，所述每帧电压信号序列的归一化可见度超过所述可见度阈值，且同时满足上述两个阈值条件的时长超过预设的帧数阈值，则判定当前所述光纤振动传感光路的电压信号序列为入侵信号。
作为一可选实施例，所述振动强度计算模块602，具体被配置为基于所述光路最大可见度和比例系数计算所述可见度阈值，所述比例系数取值范围为0.7-0.9。
作为一可选实施例，所述振动强度计算模块602，具体被配置为所述每帧电压信号序列的归一化可见度具体为
Figure BDA0002912568930000101
其中，vmax为光路最大可见度，
Figure BDA0002912568930000102
和
Figure BDA0002912568930000103
分别为归一化的所述每帧电压信号序列的最大值和最小值。
作为一可选实施例，所述振动强度计算模块602，具体被配置为所述相对阈值门限个数大于等于4。
作为一可选实施例，所述振动强度计算模块602，具体被配置为所述每帧电压信号序列的过门限率具体为
Figure BDA0002912568930000104
其中，Tk为相对阈值门限，K为相对阈值门限个数，XN(m)为归一化的每帧电压信号序列，sign(g)为为符号函数，
Figure BDA0002912568930000105
作为一可选实施例，所述振动强度计算模块602，所述振动强度具体为
Figure BDA0002912568930000106
其中，vN为每帧电压信号序列的归一化可见度，K为所述相对阈值门限个数，tk为加权系数，tk≥0且
Figure BDA0002912568930000107
Figure BDA0002912568930000108
为每帧电压信号序列的过门限率。
作为一可选实施例，所述振动强度计算模块602，具体被配置为将所述过门限率依照数值大小进行排序，将进行所述加权平均计算时所述过门限率的最大值对应的权重系数设置为较小权重。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本说明书一个或多个实施例时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
上述实施例的装置用于实现前述实施例中相应的方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
基于同一发明构思，本说明书一个或多个实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上任意一实施例所述的方法。
图7示出了本实施例所提供的一种更为具体的电子设备硬件结构示意图，该设备可以包括：处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040和总线1050。其中处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040通过总线1050实现彼此之间在设备内部的通信连接。
处理器1010可以采用通用的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、微处理器、应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本说明书实施例所提供的技术方案。
存储器1020可以采用ROM(Read Only Memory，只读存储器)、RAM(Random AccessMemory，随机存取存储器)、静态存储设备，动态存储设备等形式实现。存储器1020可以存储操作系统和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本说明书实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器1020中，并由处理器1010来调用执行。
输入/输出接口1030用于连接输入/输出模块，以实现信息输入及输出。输入输出/模块可以作为组件配置在设备中(图中未示出)，也可以外接于设备以提供相应功能。其中输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类传感器等，输出设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。
通信接口1040用于连接通信模块(图中未示出)，以实现本设备与其他设备的通信交互。其中通信模块可以通过有线方式(例如USB、网线等)实现通信，也可以通过无线方式(例如移动网络、WIFI、蓝牙等)实现通信。
总线1050包括一通路，在设备的各个组件(例如处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040)之间传输信息。
需要说明的是，尽管上述设备仅示出了处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040以及总线1050，但是在具体实施过程中，该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本说明书实施例方案所必需的组件，而不必包含图中所示的全部组件。
上述实施例的电子设备用于实现前述实施例中相应的方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
基于同一发明构思，本说明书一个或多个实施例还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如上任意一实施例所述的方法。
本实施例的计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本说明书一个或多个实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本说明书一个或多个实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本说明书一个或多个实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本说明书一个或多个实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本公开的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本说明书一个或多个实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
尽管已经结合了本公开的具体实施例对本公开进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。
本说明书一个或多个实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种光纤周界安防系统的入侵检测方法，其特征在于，包括：
获取所述光纤周界安防系统的光纤振动传感光路中的光信号，并测量得到所述光信号的电压信号序列；
在所述光纤振动传感光路中加载振动信号，并获取输出的干涉光信号的光强最大值和最小值，基于所述光信号的光强最大值和最小值计算光路最大可见度，基于所述光路最大可见度计算可见度阈值；
将所述电压信号序列进行分帧得到每帧电压信号序列，对所述每帧电压信号序列进行归一化计算，基于经过归一化的所述每帧电压信号序列和所述光路最大可见度计算每帧电压信号序列的归一化可见度，所述每帧电压信号序列的归一化可见度具体为
Figure FDA0003497399470000011
其中，vmax为光路最大可见度，
Figure FDA0003497399470000012
和
Figure FDA0003497399470000013
分别为归一化的所述每帧电压信号序列的最大值和最小值，其中N为信号帧长度；
基于归一化的所述每帧电压信号序列数值范围，平均分布设置多个相对阈值门限，基于经过归一化的所述每帧电压信号序列和所述多个相对阈值门限计算所述每帧电压信号序列的过门限率，基于所述每帧电压信号序列的归一化可见度和经过加权平均计算的所述过门限率计算得到每帧电压信号序列的振动强度，所述振动强度具体为
Figure FDA0003497399470000014
其中，vN为每帧电压信号序列的归一化可见度，K为所述相对阈值门限个数，N为信号帧长度，tk为加权系数，tk≥0且
Figure FDA0003497399470000015
Figure FDA0003497399470000016
为每帧电压信号序列的过门限率；
若当前检测到的所述每帧电压信号序列的振动强度超过预设振动强度阈值，所述每帧电压信号序列的归一化可见度超过所述可见度阈值，且同时满足上述两个阈值条件的时长超过预设的帧数阈值，则判定当前所述光纤振动传感光路的电压信号序列为入侵信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述光路最大可见度计算可见度阈值，包括：基于所述光路最大可见度和比例系数计算所述可见度阈值，所述比例系数取值范围为0.7-0.9。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于归一化的所述每帧电压信号序列数值范围，平均分布设置多个相对阈值门限，包括：所述相对阈值门限个数大于等于4。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于经过归一化的所述每帧电压信号序列和所述相对阈值门限计算所述每帧电压信号序列的过门限率，包括：所述每帧电压信号序列的过门限率具体为
Figure FDA0003497399470000021
其中，N为信号帧长度，Tk为相对阈值门限，K为相对阈值门限个数，XN(m)为归一化的每帧电压信号序列，sign(g)为为符号函数，
Figure FDA0003497399470000022
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述每帧电压信号序列的归一化可见度和经过加权平均计算的所述过门限率计算得到每帧电压信号序列的振动强度，包括：将所述过门限率依照数值大小进行排序，将进行所述加权平均计算时所述过门限率的最大值对应的权重系数设置为较小权重。
6.一种光纤周界安防系统的入侵检测装置，其特征在于，包括：
获取信号模块，被配置为获取所述光纤周界安防系统的光纤振动传感光路中的光信号，并测量得到所述光信号的电压信号序列；
振动强度计算模块，被配置为在所述光纤振动传感光路中加载振动信号，并获取输出的干涉光信号的光强最大值和最小值，基于所述光信号的光强最大值和最小值计算光路最大可见度，基于所述光路最大可见度计算可见度阈值；
将所述电压信号序列进行分帧得到每帧电压信号序列，对所述每帧电压信号序列进行归一化计算，基于经过归一化的所述每帧电压信号序列和所述光路最大可见度计算每帧电压信号序列的归一化可见度，所述每帧电压信号序列的归一化可见度具体为
Figure FDA0003497399470000031
其中，vmax为光路最大可见度，
Figure FDA0003497399470000032
和
Figure FDA0003497399470000033
分别为归一化的所述每帧电压信号序列的最大值和最小值，其中N为信号帧长度；
基于归一化的所述每帧电压信号序列数值范围，平均分布设置多个相对阈值门限，基于经过归一化的所述每帧电压信号序列和所述多个相对阈值门限计算所述每帧电压信号序列的过门限率，基于所述每帧电压信号序列的归一化可见度和经过加权平均计算的所述过门限率计算得到每帧电压信号序列的振动强度，所述振动强度具体为
Figure FDA0003497399470000034
其中，vN为每帧电压信号序列的归一化可见度，K为所述相对阈值门限个数，N为信号帧长度，tk为加权系数，tk≥0且
Figure FDA0003497399470000035
Figure FDA0003497399470000036
为每帧电压信号序列的过门限率；
入侵判定模块，被配置为若当前检测到的所述每帧电压信号序列的振动强度超过预设振动强度阈值，所述每帧电压信号序列的归一化可见度超过所述可见度阈值，且同时满足上述两个阈值条件的时长超过预设的帧数阈值，则判定当前所述光纤振动传感光路的电压信号序列为入侵信号。
7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可由所述处理器执行的计算机程序，其特征在于，所述处理器在执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5中任意一项所述的方法。
8.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令在被计算机执行时，使所述计算机实现根据权利要求1至5中任一项所述的方法。
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