基于分布式光纖傳感器的周界安防系統(tǒng)是用于周界安防領(lǐng)域的智能檢測(cè)系統(tǒng)。由于分布式光纖傳感器具有精度和靈敏度高、抗電磁干擾特性好以及耐腐蝕特性等優(yōu)點(diǎn),可進(jìn)行長(zhǎng)距離檢測(cè)。在其基礎(chǔ)上結(jié)合魯棒性更強(qiáng)的深度學(xué)習(xí)技術(shù),對(duì)環(huán)境復(fù)雜的周界安防研究具有極大研究?jī)r(jià)值。本文的目的是提高基于分布式光纖傳感器的周界安防系統(tǒng)中擾動(dòng)信號(hào)的識(shí)別率,因此提出了一種基于深度學(xué)習(xí)和特征融合的擾動(dòng)信號(hào)分類檢測(cè)方法。該方法首先將信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻化表示以突破一維信號(hào)的分析局限性,然后將信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻化處理得到的信號(hào)時(shí)頻圖和偽彩色動(dòng)態(tài)頻譜圖作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入進(jìn)行模型訓(xùn)練,通過本文改進(jìn)的MobileNet網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練提取信號(hào)的深度特征,將其與傳統(tǒng)方法提取的信號(hào)時(shí)頻域特征相結(jié)合對(duì)光纖擾動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分類檢測(cè)。本文的主要研究?jī)?nèi)容及工作情況如下:一、對(duì)周界安防系統(tǒng)的重要性、系統(tǒng)構(gòu)成組件和構(gòu)成方式以及研究?jī)r(jià)值進(jìn)行分析,并介紹了不同分布式光纖傳感器的功能特性,對(duì)幾種不同的光纖傳感器特性進(jìn)行對(duì)比。選擇瑞利散射型分布式光纖傳感器作為本文的基礎(chǔ)傳感器,并設(shè)計(jì)了基于該傳感器的用于周界監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的周界安防系統(tǒng)架構(gòu)。二、在進(jìn)行擾動(dòng)事件檢測(cè)前,首先對(duì)光纖傳感器采集到的擾動(dòng)信... 

【文章來源】：東華大學(xué)上海市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：64 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

基于改進(jìn)的小波降噪法的擾動(dòng)信號(hào)降噪效果圖

第三章信號(hào)預(yù)處理及特征提取方法2220()()()kiijjijlElelEl==（3-8）將信號(hào)經(jīng)過小波包變換分解到第j層的小波包能量特征作為向量表示：[(1),(2),(3),...,()]iiiijjjjw=eeeel（3-9）對(duì)于由不同入侵行為引起的擾動(dòng)信號(hào)利用小波包分解，分別提取信號(hào)各個(gè)不同頻帶的能量特征[52]，以此得到小波包能量在頻域上的分布情況，即小波包能量譜。本文中的擾動(dòng)信號(hào)經(jīng)過7層小波包分解后得到的128個(gè)尺度上的能量譜圖表示如圖3-3所示。(a)鐵棍敲擊欄網(wǎng)信號(hào)能量譜圖(b)木棍敲擊欄網(wǎng)信號(hào)能量譜圖(c)敲擊欄網(wǎng)附近管道信號(hào)能量譜圖(d)樹枝刮蹭欄網(wǎng)信號(hào)能量譜圖(e)人類攀爬欄網(wǎng)信號(hào)能量譜圖圖3-3擾動(dòng)信號(hào)的能量譜圖圖3-3中可以看出三種敲擊事件信號(hào)經(jīng)小波包分解后在不同尺度上的能量

第三章信號(hào)預(yù)處理及特征提取方法23分布是相似的。對(duì)于樹枝刮蹭欄網(wǎng)事件和人類攀爬欄網(wǎng)事件，由于光纖受到干擾事件都是持續(xù)發(fā)生的，但人類攀爬欄網(wǎng)事件既包含持續(xù)接觸又包括突發(fā)性動(dòng)作影響的特點(diǎn)，因此能量分布是相似但又不同的。然而相對(duì)于擾動(dòng)信號(hào)的能量譜圖，通過小波包分析得到的時(shí)頻圖表示對(duì)信號(hào)內(nèi)部的能量分布能體現(xiàn)出更深層的細(xì)節(jié)，可將其作為后續(xù)深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，使得網(wǎng)絡(luò)模型學(xué)習(xí)到更深層次的特征以便于提高擾動(dòng)事件檢測(cè)的準(zhǔn)確率。針對(duì)本文所研究的五類擾動(dòng)信號(hào)的時(shí)頻圖如圖3-4所示。(a)鐵棍敲擊欄網(wǎng)信號(hào)時(shí)頻圖(b)木棍敲擊欄網(wǎng)信號(hào)時(shí)頻圖(c)敲擊欄網(wǎng)附近管道信號(hào)時(shí)頻圖(d)樹枝刮蹭欄網(wǎng)信號(hào)時(shí)頻圖(e)人類攀爬欄網(wǎng)信號(hào)時(shí)頻圖圖3-4擾動(dòng)信號(hào)的小波包時(shí)頻圖該時(shí)頻圖準(zhǔn)確的反映了原始信號(hào)的能量集中分布程度。將各個(gè)擾動(dòng)信號(hào)的時(shí)頻圖進(jìn)行對(duì)比可以看出敲擊事件能量分布是相似的，而攀爬欄網(wǎng)信號(hào)由于其特殊性所以其能量分布與敲擊事件和樹枝刮蹭欄網(wǎng)信號(hào)皆有相似之處，不同擾動(dòng)信號(hào)在時(shí)頻圖中最大的區(qū)別就是在時(shí)間周期上存在能量的分布不同。而由于信號(hào)的時(shí)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]閾值自適應(yīng)選取的小波包降噪研究[J]. 劉云俠.  科技風(fēng). 2019(30)
[2]薩格納克型的光纖振動(dòng)傳感器[J]. 曹世才,鄒正峰,付雷,陳淑芬,馮義民,孟彥彬,朱昕玥.  光學(xué)技術(shù). 2019(05)
[3]基于CNN和遷移學(xué)習(xí)的農(nóng)作物病害識(shí)別方法研究[J]. 李淼,王敬賢,李華龍,胡澤林,楊選將,黃小平,曾偉輝,張建,房思思.  智慧農(nóng)業(yè). 2019(03)
[4]基于小波包理論的高壓斷路器機(jī)械狀態(tài)檢測(cè)[J]. 李賓賓,柯艷國(guó),田宇,程登峰,羅沙,朱勝龍.  合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019(07)
[5]基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的場(chǎng)站周界安防系統(tǒng)應(yīng)用研究[J]. 方嘉志.  工業(yè)計(jì)量. 2019(04)
[6]分布式光纖傳感技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用研究[J]. 彭海斌.  工程技術(shù)研究. 2019(13)
[7]基于MATLAB的小波降噪研究[J]. 姜波.  電子制作. 2019(13)
[8]光纖光柵周界安防系統(tǒng)在海風(fēng)環(huán)境中的應(yīng)用[J]. 肖巍巍,孫恒斌,艾德文,陸海榮.  中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品. 2019(09)
[9]基于Φ-OTDR的光纖傳感技術(shù)原理及其應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 張智娟,郭文翰,徐志鈕,趙麗娟.  半導(dǎo)體光電. 2019(01)
[10]基于微波陣列技術(shù)的高鐵周界入侵探測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用研究[J]. 王軍鋒,盛大軍,劉子暢,呂大勇.  中國(guó)鐵路. 2019(02)

碩士論文
[1]基于時(shí)域分割特征的彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)斷路器機(jī)械故障診斷[D]. 王斌.東北電力大學(xué) 2019
[2]光纖周界安防系統(tǒng)模式識(shí)別體系的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 彭琨.北京郵電大學(xué) 2017



本文編號(hào)：3559059