[發明專利]光纖傳感網魯棒性實驗獲取方法

在審

• 申請號: 201510060942.3
• 申請日: 2015-02-06
• 公開（公告）號: CN104677411A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 張紅霞;宮語含;賈大功;劉鐵根;張以謨
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01D21/00
• 分類號: G01D21/00
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 李益書

技術領域

?本發明涉及一種實驗方法。特別是一種光纖傳感網魯棒性的實驗方法，適用于一切分立式光纖傳感器，屬于光纖智能傳感領域。

背景技術

光纖傳感網是一種將一組由兩個或兩個以上的光纖傳感器在多路復用技術的支持下，根據不同網絡拓撲結構組合而成的傳感網絡，組網的傳感器多是被布設在被測單元，或是被布設在距被測單元很近的位置，從而對被測物的不同性能參數進行測量，能夠實現多參量、多點的監測和控制。光纖傳感網中多個傳感器共享終端設備，能夠實現經濟效益的節省。光纖傳感網正逐步滲透到我們的生活之中，從生活中的大型建筑結構監測，到軍用光纖陀螺等諸多領域中均可見到光纖傳感網的身影。

光纖傳感網魯棒性是指傳感網絡能夠在網絡中存在一點甚至多點斷裂時繼續進行傳感的能力。這些斷裂可能是人為制造的，或是由環境引起的傳感網中光通路中斷。魯棒性作為網絡科學中的重要性能指標，在光纖傳感網中卻鮮少提及，人們對光纖傳感網的魯棒性評估只停留在定性的、模糊性的階段。為提高光纖傳感網的魯棒性，人們分別從網絡的自愈性和可靠性入手，從定性角度提高傳感網的魯棒性。專利CN102291180A提出了一種高可靠性可擴展的三角形拓撲結構光纖傳感網，利用光開關及三角形的對稱性不斷擴展三角形拓撲結構的光纖傳感網，從而得到具有自愈功能的高可靠性光纖傳感網。專利?CN101917229A提出一種基于光延遲的可自愈的大容量光纖傳感網。

目前針對光纖傳感網的魯棒性評估方法少之又少。

發明內容

本發明目的是解決光纖傳感網魯棒性定量評估缺乏問題，提供一種光纖傳感網的魯棒性評估實驗獲取方法，利用這一方法可以定量的評估光纖傳感網魯棒性，將傳感網魯棒性理論計算與實際相結合，實現能夠在光纖傳感網設計之初優化網絡魯棒性，提高傳感網使用壽命，從而節省實際工程開銷。該方法對光纖傳感網的優化布設具有指導意義，適用于光纖傳感網的不同拓撲結構。

本發明提供的光纖傳感網魯棒性實驗方法的步驟如下：

第1、確定光纖傳感網中所需的傳感器種類、傳感網結構等基本信息；建立魯棒性參數實驗，通過實驗確定光纖傳感網中傳感器衰減系數α及傳感網閾值γ(0≤γ≤1)。

在進行傳感網魯棒性分析時定義了兩個重要的參數：衰減系數和閾值。閾值是由傳感網對監測區域內所要監測的物理量的測量精度決定的，取值范圍為0≤γ≤1，精度越高γ取值越??；衰減系數α取決于光纖傳感網中傳感器類型及該類傳感器所監測的物理量種類，理想情況下，同種類型的光纖傳感器用于監測同一種物理量時其衰減系數相同。

第1.1、根據工程要求確定光纖傳感網中傳感器類型，以及傳感網的拓撲結構。

在光纖傳感網中可以包含多種類型的光纖傳感器，由于不同種類型光纖傳感器的衰減系數不同，因此在進行魯棒性參數實驗之前要首先確定傳感網中傳感器種類。之后根據實際工程需要確定光纖傳感網的拓撲結構。

第1.2、通過參數實驗獲得魯棒性評估所需的衰減系數α及閾值γ。

若光纖傳感網中包含n種不同類型的光纖傳感器，則在進行傳感網魯棒性評估時光纖傳感器的衰減系數也為n個，α_i?(i=1,…,n)為第i種傳感器的衰減系數。以光纖傳感網中第i種類型傳感器的衰減系數α_i為例，選取一個第i種傳感器，將其布設在監測區域內的一點S，且其坐標為(x_s,?y_s)。在監測區域內另選一點M作為監測點，且M點坐標為(x_m,?y_m)。之后，在M點上施加待測物理量進行衰減系數實驗，采集實驗數據，利用支持向量機等算法進行數據處理，得到實驗中S點處傳感器對于監測點M的監測能力f_i=1/???????????????????????????????????????????????，其中mse為均方差。然后，根據魯棒性評估模型中光纖傳感器的監測能力公式可得：