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

1、分布式光纖擾動傳感系統(tǒng)以其結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、檢測距離長且能抗電磁干擾等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于周界安防、管線預(yù)警監(jiān)測和通信光纜檢測等領(lǐng)域。相位敏感光時域反射計(jì)(Phase-Sensitive Optical Time Domain Reflectometer，Φ-OTDR)分布式光纖擾動傳感系統(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，已成為分布式光纖傳感系統(tǒng)的研究熱點(diǎn)。本文針對Φ-OTDR分布式光纖擾動傳感系統(tǒng)的擾動事件模式

2、識別，開展深入的理論與實(shí)驗(yàn)研究。
　　本論文完成的主要研究工作如下:
　　(1)對光時域反射計(jì)、相位敏感光時域反射計(jì)、偏振態(tài)光時域反射計(jì)和布里淵光時域反射計(jì)等技術(shù)進(jìn)行分析與對比，分別在實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場搭建出基于Φ-OTDR分布式光纖擾動傳感系統(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)算法的擾動判別和擾動模式識別的方法。通過提取信號時域和頻域的平均值、

3、方差、均方差以及信號功率數(shù)字特征，利用左偏二叉樹結(jié)構(gòu)建立了基于SVM算法的分類器，對有無擾動進(jìn)行判別并對擾動模式進(jìn)行識別研究。根據(jù)傳感信號的特征，采用三級分類器，每一級分類器均采用SVM算法進(jìn)行分類。首先利用分類器Ⅰ在對有無擾動信號進(jìn)行判別，然后對有擾動信號利用分類器Ⅱ、分類器Ⅲ和分類器Ⅳ分別對擾動事件的模式進(jìn)行識別，主要識別的擾動模式有:踩壓擾動方式、澆水?dāng)_動方式和敲擊擾動方式。
　　(3)開發(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、接收擾動信息和導(dǎo)航等三大功能。在發(fā)生擾動時，三部分能協(xié)同工作，及時指引尋線人員到達(dá)現(xiàn)場。
　　(4)搭建Φ-OTDR分布式光纖擾動傳感系統(tǒng)，并通過實(shí)驗(yàn)對所提出的SVM分類算法進(jìn)行驗(yàn)證。分別在500m、6500m和21500m處各進(jìn)行100組有無擾動的判別實(shí)驗(yàn);在500m處對踩壓方式、澆水方式和敲擊方式三種模式各進(jìn)行100組模式識別實(shí)驗(yàn)，得到正確的擾動判別率在96％以上，對三種模式的正確識別率在94％以上，漏