CN115063984A - 基于光纤光栅阵列传感网的公路车辆识别和定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于光纤光栅阵列传感网的公路车辆识别和定位方法，其方法包括：在公路中敷设光纤光栅阵列传感网，所述光纤光栅阵列传感网包括至少一个弱光纤光栅阵列传感光缆，所述弱光纤光栅阵列传感光缆包括多个弱反射率光栅；根据所述多个弱反射率光栅确定所述公路中的多个测点及测点编号；根据所述光纤光栅阵列传感网获得所述多个测点的多个振动传感信号；根据所述多个振动传感信号对公路车辆进行识别和定位。本发明可实现全时、全域、全天候监测，并提高了公路车辆识别和定位精度。

Description

基于光纤光栅阵列传感网的公路车辆识别和定位方法

技术领域

本发明涉及车辆识别及定位技术领域，具体涉及一种基于光纤光栅阵列传感网的公路车辆识别和定位方法。

背景技术

随着经济的快速增长，国内机动车数量连年上升，给交通带来了巨大挑战。为了缓解交通压力，提高公路运行的安全性和可靠性，我国正大力发展智能交通检测系统。智能交通系统，是将信息、传感器、电子控制、系统工程等技术等集成到交通管理中，实现保障安全、提高效率的先进交通系统。实现道路交通状态的智能管控是智能交通系统建设的重要目标，而车辆的准确辨识与定位则是实现该目标的重要依据。因此，对车辆交通状态的检测已经成为智能交通系统研究领域关注的热点。

目前在智能交通系统中，比较常见的传感技术有电磁传感技术（地感线圈）、雷达探测技术（微波雷达检测器）、超声波传感技术（超声波检测器）以及视频检测技术（视频图像检测器）等。地感线圈不受天气和光纤强度影响，性能稳定可靠，缺点一是路面长期被车辆碾压，容易损坏地感线圈，埋设和维修地感线圈需要挖掘路面，影响交通正常运行，维修成本较高，二是环形线圈寿命较短，一般不超过两年；微波雷达探测器测速比较准确，可以移动测速，所以广泛应用于车辆测速，不过其抗电磁干扰能力较差，大范围测速时成本较高；超声波检测器和微波雷达类似，缺点是反射回的信号较弱，检测有效距离范围比较小，容易被干扰噪声影响，而且存在遮挡等情况，检测的车辆信息严重不足；视频图像检测技术比较依赖算法，实时性较差、检测精度较低，而且容易受雨雪、大雾等天气影响，光线较弱或者有阴影、遮挡等情况时其误报率也比较高，其应用受到一定局限。然而上述三类传感器都相当于是点式传感器，只能对公路上预设的建设点附近进行全天候的监控，缺少集全程、长距离、实时于一体的智能交通检测系统。

近年来，有人提出一类新型智能交通检测系统，即以分布式光纤传感技术为基础，依托光纤无源且还是振动信号的传输通道的技术特征，该类系统具备重量轻、体积小、灵敏度高、抗电磁干扰能力强以及易于组网等特点，能够适应道路交通长距离的监测需求，在智能交通系统中具有广阔的应用前景。现阶段这类系统多为相位敏感光时域反射（φ-OTDR）系统，φ-OTDR系统根据后向瑞利散射光相位的调制特性实现振动测量。由于光纤中后向瑞利散射光很弱，而且随着监测距离呈指数衰减，因此其测量的振动信号信噪比通常较低，通过对信号多次叠加平均可以提高信噪比，但同时也牺牲了系统的响应速度。因此，急需提供一种基于光纤光栅阵列传感网的公路车辆识别和定位方法克服现有技术中存在的车辆识别和定位检测精度低且难以实现全时、全域、全天候检测的技术问题。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种基于光纤光栅阵列传感网的公路车辆识别和定位方法，用以解决现有技术中存在的车辆识别和定位检测精度低且难以实现全时、全域、全天候检测的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于光纤光栅阵列传感网的公路车辆识别和定位方法，包括：

在公路中敷设光纤光栅阵列传感网，所述光纤光栅阵列传感网包括至少一个弱光纤光栅阵列传感光缆，所述弱光纤光栅阵列传感光缆包括多个弱反射率光栅；

根据所述多个弱反射率光栅确定所述公路中的多个测点及测点编号；

根据所述光纤光栅阵列传感网获得所述多个测点的多个振动传感信号；

根据所述多个振动传感信号对公路车辆进行识别和定位。

在一些可能的实现方式中，所述光纤光栅阵列传感网还包括半导体激光器、脉冲调制器、掺饵光纤放大器、半导体激光放大器、光环形器以及解调器；

所述半导体激光器用于产生连续光源；

所述脉冲调制器用于将所述连续光源进行调制，生成脉冲光源；

所述掺饵光纤放大器和所述半导体激光放大器依次串联于所述脉冲调制器之后，用于将所述脉冲光源进行放大，生成放大信号；

所述光环形器包括第一端口、第二端口和第三端口，所述第一端口与所述半导体激光放大器的输出端连接，所述第二端口与所述弱光纤光栅阵列传感光缆连接，所述第三端口连接于所述解调器，所述光环形器用于将所述放大信号输送至所述弱光纤光栅阵列传感光缆，并将所述弱光纤光栅阵列传感光缆生成的多个光信号传输至所述解调器；

所述解调器用于对所述多个光信号进行解调，生成所述多个振动传感信号。

在一些可能的实现方式中，所述公路包括多个车道，所述光纤光栅阵列传感网包括与所述多个车道对应的多个弱光纤光栅阵列传感光缆，所述多个振动传感信号包括与所述多个车道对应的多个振动传感子信号；所述根据所述多个振动传感信号对公路车辆进行识别，包括：

基于预设的时间间隔对所述多个振动传感子信号进行划分，获取在所述时间间隔内的多个目标振动传感子信号；

确定所述多个目标振动传感子信号中各目标振动传感子信号的短时能量信号特征值；

基于所述短时能量信号特征值和特征阈值对各车道中的所述公路车辆进行识别。

在一些可能的实现方式中，所述特征阈值包括第一特征阈值；所述基于所述短时能量信号特征值和特征阈值对各车道中的所述公路车辆进行识别，包括：

判断所述短时能量信号特征值是否大于所述第一特征阈值；

若所述短时能量信号值大于所述第一特征阈值，则所述目标振动传感子信号对应的测点为目标测点，所述目标测点处存在所述公路车辆；

若所述短时能量信号值小于或等于所述第一特征阈值，则所述目标振动传感子信号对应的测点为非目标测点，所述非目标测点处不存在所述公路车辆。

在一些可能的实现方式中，所述特征阈值还包括第二特征阈值；所述基于所述短时能量信号特征值和特征阈值对各车道中的所述公路车辆进行识别，还包括：

判断所述短时能量信号特征值是否大于所述第二特征阈值；

若所述短时能量信号特征值大于所述第二特征阈值，则所述公路车辆为超重车辆；

若所述短时能量信号特征值小于或等于第二特征阈值，则所述公路车辆为非超重车辆。

在一些可能的实现方式中，所述基于所述短时能量信号特征值和特征阈值对各车道中的所述公路车辆进行识别，还包括：

当所述公路车辆为超重车辆时，确定所述公路车辆所在的目标车道以及所述目标测点；

确定与所述目标车道相邻的相邻车道以及所述相邻车道中与所述目标测点对应的待确认测点；

判断所述待确认测点处的短时能量信号特征值是否大于所述第一特征阈值，若所述待确认测点处的短时能量信号特征值大于所述第一特征阈值，则所述待确认测点为虚假测点，所述虚假测点处不存在所述公路车辆。

在一些可能的实现方式中，所述根据所述多个振动传感信号对公路车辆进行定位，包括：

确定所述目标测点的测点编号；

根据所述测点编号确定所述目标测点的位置，并根据所述目标测点的位置对所述公路车辆进行定位。

在一些可能的实现方式中，所述短时能量信号特征值为：

式中，

为第n个测点的短时能量信号特征值；

为目标振动传感信号；

为可移动有限窗函数；

为测点编号。

在一些可能的实现方式中，所述目标测点的位置为：

式中，

为目标测点的位置；

为相邻弱反射率光栅之间的间距；

为目标测点编号。

另一方面，本发明还提供一种基于光纤光栅阵列传感网的公路车辆识别和定位系统，包括：

光纤光栅阵列传感网敷设模块，用于在公路中敷设光纤光栅阵列传感网，所述光纤光栅阵列传感网包括至少一个弱光纤光栅阵列传感光缆，所述弱光纤光栅阵列传感光缆包括多个弱反射率光栅；

测点编码模块，用于根据所述多个弱反射率光栅确定所述公路中的多个测点及测点编号；

振动传感信号获取模块，用于根据所述光纤光栅阵列传感网获得所述多个测点的多个振动传感信号；

识别和定位模块，用于根据所述多个振动传感信号对公路车辆进行识别和定位。

采用上述实施例的有益效果是：本发明提供的基于光纤光栅阵列传感网的公路车辆识别和定位方法，通过采用弱光纤光栅阵列传感光缆作为传感介质对公路车辆进行识别和定位，与电磁类传感器寿命短、价格昂贵、维修困难等问题相比，弱光纤光栅阵列传感光缆成本低廉、安装简单、服役寿命长；与微波雷达类传感器检测精度低、抗电磁干扰能力差等问题相比，弱光纤光栅阵列传感光缆本质无源、检测精度高、抗电磁干扰能力强；与图像检测类传感器易受环境影响的问题相比，弱光纤光栅阵列传感光缆几乎不会受到恶劣环境的影响；此外，相比较与上述传统点式传感器，弱光纤光栅阵列传感光缆便于组网，集传感与传输功能于一体，弱光纤光栅阵列传感光缆覆盖区域可实现全时、全域、全天候监测，为智能交通系统提供一种有效的技术手段。

进一步地，本发明采用弱光纤光栅阵列传感光缆作为传感单元，与基于瑞利散射原理的分布式光纤传感技术相比，弱光纤光栅阵列传感光缆检测振动信号具有更高的信噪比，更快的响应速度；此外，由于基于瑞利散射的分布式光纤传感系统通常采用公路旁预埋的通信光缆作为传感单元，这种系统实现的全域监测属于伪全域，当公路车流量增大、不同车道车辆位置交叉时，这种系统信号信噪比会急剧降低，出现漏检甚至无法检测的问题，而基于弱光纤光栅阵列传感光缆的光纤光栅阵列传感网凭借高信噪比的优势可实现真正意义上的全域监测，并可提高对公路车辆进行识别和定位的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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为本发明提供的基于光纤光栅阵列传感网的公路车辆识别和定位方法的一个实施例流程示意图；

图2为本发明提供的光纤光栅阵列传感网的一个实施例结构示意图

图3为本发明图1中S104中对公路车辆进行识别的一个实施例流程示意图；

图4为本发明提供的识别是否存在公路车辆的一个实施例流程示意图；

图5为本发明提供的某时刻车流量识别结果的一个实施例示意图；

图6为本发明提供的识别车辆是否为超重车辆的一个实施例流程示意图；

图7为本发明提供的识别是否为虚假测点的一个实施例流程示意图；

图8为本发明图1中S104中对公路车辆进行定位的一个实施例流程示意图；

图9为本发明提供的基于光纤光栅阵列传感网的公路车辆识别和定位系统的一个实施例结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

应当理解，示意性的附图并未按实物比例绘制。本发明中使用的流程图示出了根据本发明的一些实施例实现的操作。应当理解，流程图的操作可以不按顺序实现，没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外，本领域技术人员在本发明内容的指引下，可以向流程图添加一个或多个其他操作，也可以从流程图中移除一个或多个操作。

附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器系统和/或微控制器系统中实现这些功能实体。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本发明提供了一种基于光纤光栅阵列传感网的公路车辆识别和定位方法，以下分别进行说明。

图1为本发明提供的基于光纤光栅阵列传感网的公路车辆识别和定位方法的一个实施例流程示意图，图2为本发明提供的光纤光栅阵列传感网的一个实施例结构示意图，如图1和图2所示，基于光纤光栅阵列传感网的公路车辆识别和定位方法包括：

S101、在公路中敷设光纤光栅阵列传感网10，光纤光栅阵列传感网10包括至少一个弱光纤光栅阵列传感光缆11，弱光纤光栅阵列传感光缆包括多个弱反射率光栅111；

S102、根据多个弱反射率光栅111确定公路中的多个测点及测点编号；

S103、根据光纤光栅阵列传感网10获得多个测点的多个振动传感信号；

S104、根据多个振动传感信号对公路车辆进行识别和定位。

与现有技术相比，本发明实施例提供的基于光纤光栅阵列传感网的公路车辆识别和定位方法，通过采用弱光纤光栅阵列传感光缆11作为传感介质对公路车辆进行识别和定位，与电磁类传感器寿命短、价格昂贵、维修困难等问题相比，弱光纤光栅阵列传感光缆成本低廉、安装简单、服役寿命长；与微波雷达类传感器检测精度低、抗电磁干扰能力差等问题相比，弱光纤光栅阵列传感光缆11本质无源、检测精度高、抗电磁干扰能力强；与图像检测类传感器易受环境影响的问题相比，弱光纤光栅阵列传感光缆11几乎不会受到恶劣环境的影响；此外，相比较与上述传统点式传感器，弱光纤光栅阵列传感光缆11便于组网，集传感与传输功能于一体，弱光纤光栅阵列传感光缆11覆盖区域可实现全时、全域、全天候监测。

进一步地，本发明采用弱光纤光栅阵列传感光缆11作为传感单元，与基于瑞利散射原理的分布式光纤传感技术相比，弱光纤光栅阵列传感光缆11检测振动信号具有更高的信噪比，更快的响应速度；此外，由于基于瑞利散射的分布式光纤传感系统通常采用公路旁预埋的通信光缆作为传感单元，这种系统实现的全域监测属于伪全域，当公路车流量增大、不同车道车辆位置交叉时，这种系统信号信噪比会急剧降低，出现漏检甚至无法检测的问题，而基于弱光纤光栅阵列传感光缆11的光纤光栅阵列传感网10凭借高信噪比的优势可实现真正意义上的全域监测，并可提高对公路车辆进行识别和定位的精度。

其中，弱反射率光栅的反射率为0.001%-1%。且多个弱反射率光栅111等距间隔设置，相邻弱反射率光栅111的间距可根据实际情况进行设置，在一具体实施例中，相邻弱反射率光栅111的间距为5m。

应当理解的是：每一个弱反射率光栅111即为1个测点。

在本发明的具体实施例中，如图2所示，光纤光栅阵列传感网10还包括半导体激光器12、脉冲调制器13、掺饵光纤放大器14、半导体激光放大器15、光环形器16以及解调器17；

半导体激光器12用于产生连续光源；

脉冲调制器13用于将连续光源进行调制，生成脉冲光源；

掺饵光纤放大器14和半导体激光放大器15依次串联于脉冲调制器之后，用于将脉冲光源进行放大，生成放大信号；

光环形器16包括第一端口、第二端口和第三端口，第一端口与半导体激光放大器15的输出端连接，第二端口与弱光纤光栅阵列传感光缆11连接，第三端口连接于解调器17，光环形器16用于将放大信号输送至弱光纤光栅阵列传感光缆11，并将弱光纤光栅阵列传感光缆11生成的多个光信号传输至解调器17；

解调器17用于对多个光信号进行解调，生成多个振动传感信号。

本发明实施例中的弱光纤光栅阵列传感光缆11的传感原理为：当脉宽满足特定要求的脉冲光源经过第n个弱反射率光栅111时，第n个弱反射率光栅111的反射光会与第n-1个弱反射率光栅111的反射光部分重叠，两束反射光直接在弱光纤光栅阵列传感光缆11中发生干涉效应并产生干涉信号；当处于两个相邻弱反射率光栅111之间的弱光纤光栅阵列传感光缆11受到外界扰动时，导致干涉信号相位发生改变，通过解调器17对光信号进行解调，即可获得多个振动传感信号。

其中，解调器17具有数据采集功能，用于从光环形器16中采集光信号，且解调器17的采样频率为1000Hz。

应当理解的是：解调器17和光环形器16之间通过通信光缆18连接，为了进一步降低光信号的信噪比，通信光缆18在熔接时应保证损耗在0.01dB以下。

需要说明的是：弱光纤光栅阵列传感光缆11采用预埋的方式安装，可以克服公路表面波的影响，降低噪声，可以避免环境、人为等因素造成的损伤，为实现全时、全天候传感提供保障；对于已建成运营中的公路可采用表面敷设的方式安装。

当光纤光栅阵列传感网10敷设好后，各测点位置不再发生变化。

为了确保获得的振动传感信号的可靠性，弱光纤光栅阵列传感光缆11在埋设时，应保持线路为直线，避免不必要的弯曲，且当公路包括多个车道时，弱光纤光栅阵列传感光缆11应覆盖公路所有车道，实现全域传感；且弱光纤光栅阵列传感光缆11应设置在车道中心位置，目的是降低相邻车道信号的串扰，提高信噪比。

在本发明的一些实施例中，光纤光栅阵列传感网10包括与多个车道对应的多个弱光纤光栅阵列传感光缆11，多个振动传感信号包括与多个车道对应的多个振动传感子信号；则如图3所示，步骤S104包括：

S301、基于预设的时间间隔对多个振动传感子信号进行划分，获取在时间间隔内的多个目标振动传感子信号；

S302、确定多个目标振动传感子信号中各目标振动传感子信号的短时能量信号特征值；

S303、基于短时能量信号特征值和特征阈值对各车道中的公路车辆进行识别。

本发明实施例通过在时间维度上对振动传感子信号进行扩充，利用振动子信号的短时能量信号特征对车辆进行识别，可提高车辆识别结果的准确率。

基于预设的时间间隔对多个振动传感子信号进行划分是由于振动传感信号在时域上具有连续性，单独分析某一采样点时刻的振动传感信号，不能表征整个振动传感信号的特征，因此有必要在时间维度上对振动传感信号进行扩充。

其中，时间间隔应大于该路段最大限速与相邻弱反射率光栅111之间间距的比值；时间间隔越大，车辆识别速度越慢，故时间间隔的选取视实际需求而定。

在本发明的具体实施例中，特征阈值包括第一特征阈值，则如图4所示，步骤S303包括：

S401、判断短时能量信号特征值是否大于第一特征阈值；

S402、若短时能量信号值大于第一特征阈值，则目标振动传感子信号对应的测点为目标测点，目标测点处存在公路车辆；

S403、若短时能量信号值小于或等于第一特征阈值，则目标振动传感子信号对应的测点为非目标测点，非目标测点处不存在公路车辆。

本发明实施例通过对公路车辆进行识别，可根据识别出的公路车辆确定公路上的车流量。

在本发明的具体实施例中，如图5所示，为某段时刻车流量识别结果，图中的直线为第一特征阈值，超出第一特征阈值的短时能量信号值有4个，故识别到4辆车。

进一步地，为了提高识别精度，可识别出公路车辆为超重车辆或非超重车辆，在本发明的一些实施例中，特征阈值还包括第二特征阈值，则如图6所示，步骤S303还包括：

S601、判断短时能量信号特征值是否大于第二特征阈值；

S602、若短时能量信号特征值大于第二特征阈值，则公路车辆为超重车辆；

S603、若短时能量信号特征值小于或等于第二特征阈值，则公路车辆为非超重车辆。

本发明实施例通过基于第二特征阈值可判断公路车辆是否为超重车辆，提高识别性能。

为了避免当当前车道上存在超重车辆，而导致相邻车道上对车辆判断出现误判，进而造成识别不准确的技术问题，在本发明的一些实施例中，如图7所示，步骤S303还包括：

S701、当公路车辆为超重车辆时，确定公路车辆所在的目标车道以及目标测点；

S702、确定与目标车道相邻的相邻车道以及相邻车道中与目标测点对应的待确认测点；

S703、判断待确认测点处的短时能量信号特征值是否大于第一特征阈值，若待确认测点处的短时能量信号特征值大于第一特征阈值，则待确认测点为虚假测点，虚假测点处不存在公路车辆。

本发明实施例通过在识别出超重车辆后，确定出相邻车道的虚假测点，可提高对公路车辆的识别精度。

在本发明的具体实施例中，短时能量信号特征值为：

式中，

为第n个测点的短时能量信号特征值；

为目标振动传感信号；

为可移动有限窗函数；

为测点编号。

在本发明的一些实施例中，如图8所示，步骤S104还包括：

S801、确定目标测点的测点编号；

S802、根据测点编号确定目标测点的位置，并根据目标测点的位置对公路车辆进行定位。

本发明实施例在确定出目标测点后，根据测点编号可对公路车辆进行定位，实现确定出每一辆识别出的公路车辆位置的目的。

在本发明的具体实施例中，目标测点的位置为：

式中，

为目标测点的位置；

为相邻弱反射率光栅之间的间距；

为目标测点编号。

本发明实施例通过根据相邻弱反射率光栅之间的间距和目标测点编号对车辆进行定位，计算速度快，且定位误差小于相邻弱反射率光栅之间的间距，定位精度高。

为了更好实施本发明实施例中的基于光纤光栅阵列传感网的公路车辆识别和定位方法，在基于光纤光栅阵列传感网的公路车辆识别和定位方法基础之上，对应的，如图9所示，本发明实施例还提供了一种基于光纤光栅阵列传感网的公路车辆识别和定位系统900，包括：

光纤光栅阵列传感网敷设模块901，用于在公路中敷设光纤光栅阵列传感网，光纤光栅阵列传感网包括至少一个弱光纤光栅阵列传感光缆，弱光纤光栅阵列传感光缆包括多个弱反射率光栅；

测点编码模块902，用于根据多个弱反射率光栅确定公路中的多个测点及测点编号；

振动传感信号获取模块903，用于根据光纤光栅阵列传感网获得多个测点的多个振动传感信号；

识别和定位模块904，用于根据多个振动传感信号对公路车辆进行识别和定位。

上述实施例提供的基于光纤光栅阵列传感网的公路车辆识别和定位系统900可实现上述基于光纤光栅阵列传感网的公路车辆识别和定位方法实施例中描述的技术方案，上述各模块或单元具体实现的原理可参见上述基于光纤光栅阵列传感网的公路车辆识别和定位方法实施例中的相应内容，此处不再赘述。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

以上对本发明所提供的基于光纤光栅阵列传感网的公路车辆识别和定位方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种基于光纤光栅阵列传感网的公路车辆识别和定位方法，其特征在于，包括：

在公路中敷设光纤光栅阵列传感网，所述光纤光栅阵列传感网包括至少一个弱光纤光栅阵列传感光缆，所述弱光纤光栅阵列传感光缆包括多个弱反射率光栅；

根据所述多个弱反射率光栅确定所述公路中的多个测点及测点编号；

根据所述光纤光栅阵列传感网获得所述多个测点的多个振动传感信号；

根据所述多个振动传感信号对公路车辆进行识别和定位。

2.根据权利要求1所述的基于光纤光栅阵列传感网的公路车辆识别和定位方法，其特征在于，所述光纤光栅阵列传感网还包括半导体激光器、脉冲调制器、掺饵光纤放大器、半导体激光放大器、光环形器以及解调器；

所述半导体激光器用于产生连续光源；

所述脉冲调制器用于将所述连续光源进行调制，生成脉冲光源；

所述掺饵光纤放大器和所述半导体激光放大器依次串联于所述脉冲调制器之后，用于将所述脉冲光源进行放大，生成放大信号；

所述光环形器包括第一端口、第二端口和第三端口，所述第一端口与所述半导体激光放大器的输出端连接，所述第二端口与所述弱光纤光栅阵列传感光缆连接，所述第三端口连接于所述解调器，所述光环形器用于将所述放大信号输送至所述弱光纤光栅阵列传感光缆，并将所述弱光纤光栅阵列传感光缆生成的多个光信号传输至所述解调器；

所述解调器用于对所述多个光信号进行解调，生成所述多个振动传感信号。

3.根据权利要求1所述的基于光纤光栅阵列传感网的公路车辆识别和定位方法，其特征在于，所述公路包括多个车道，所述光纤光栅阵列传感网包括与所述多个车道对应的多个弱光纤光栅阵列传感光缆，所述多个振动传感信号包括与所述多个车道对应的多个振动传感子信号；所述根据所述多个振动传感信号对公路车辆进行识别，包括：

基于预设的时间间隔对所述多个振动传感子信号进行划分，获取在所述时间间隔内的多个目标振动传感子信号；

确定所述多个目标振动传感子信号中各目标振动传感子信号的短时能量信号特征值；

基于所述短时能量信号特征值和特征阈值对各车道中的所述公路车辆进行识别。

4.根据权利要求3所述的基于光纤光栅阵列传感网的公路车辆识别和定位方法，其特征在于，所述特征阈值包括第一特征阈值；所述基于所述短时能量信号特征值和特征阈值对各车道中的所述公路车辆进行识别，包括：

判断所述短时能量信号特征值是否大于所述第一特征阈值；

若所述短时能量信号值大于所述第一特征阈值，则所述目标振动传感子信号对应的测点为目标测点，所述目标测点处存在所述公路车辆；

若所述短时能量信号值小于或等于所述第一特征阈值，则所述目标振动传感子信号对应的测点为非目标测点，所述非目标测点处不存在所述公路车辆。

5.根据权利要求4所述的基于光纤光栅阵列传感网的公路车辆识别和定位方法，其特征在于，所述特征阈值还包括第二特征阈值；所述基于所述短时能量信号特征值和特征阈值对各车道中的所述公路车辆进行识别，还包括：

判断所述短时能量信号特征值是否大于所述第二特征阈值；

若所述短时能量信号特征值大于所述第二特征阈值，则所述公路车辆为超重车辆；

若所述短时能量信号特征值小于或等于第二特征阈值，则所述公路车辆为非超重车辆。

6.根据权利要求5所述的基于光纤光栅阵列传感网的公路车辆识别和定位方法，其特征在于，所述基于所述短时能量信号特征值和特征阈值对各车道中的所述公路车辆进行识别，还包括：

当所述公路车辆为超重车辆时，确定所述公路车辆所在的目标车道以及所述目标测点；

确定与所述目标车道相邻的相邻车道以及所述相邻车道中与所述目标测点对应的待确认测点；

判断所述待确认测点处的短时能量信号特征值是否大于所述第一特征阈值，若所述待确认测点处的短时能量信号特征值大于所述第一特征阈值，则所述待确认测点为虚假测点，所述虚假测点处不存在所述公路车辆。

7.根据权利要求4所述的基于光纤光栅阵列传感网的公路车辆识别和定位方法，其特征在于，所述根据所述多个振动传感信号对公路车辆进行定位，包括：

确定所述目标测点的测点编号；

根据所述测点编号确定所述目标测点的位置，并根据所述目标测点的位置对所述公路车辆进行定位。

8.根据权利要求4所述的基于光纤光栅阵列传感网的公路车辆识别和定位方法，其特征在于，所述短时能量信号特征值为：

式中，

为第n个测点的短时能量信号特征值；

为目标振动传感信号；

为可移动有限窗函数；

为测点编号。

9.根据权利要求7所述的基于光纤光栅阵列传感网的公路车辆识别和定位方法，其特征在于，所述目标测点的位置为：

式中，

为目标测点的位置；

为相邻弱反射率光栅之间的间距；

为目标测点编号。

10.一种基于光纤光栅阵列传感网的公路车辆识别和定位系统，其特征在于，包括：

光纤光栅阵列传感网敷设模块，用于在公路中敷设光纤光栅阵列传感网，所述光纤光栅阵列传感网包括至少一个弱光纤光栅阵列传感光缆，所述弱光纤光栅阵列传感光缆包括多个弱反射率光栅；

测点编码模块，用于根据所述多个弱反射率光栅确定所述公路中的多个测点及测点编号；

振动传感信号获取模块，用于根据所述光纤光栅阵列传感网获得所述多个测点的多个振动传感信号；

识别和定位模块，用于根据所述多个振动传感信号对公路车辆进行识别和定位。

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