[發明專利]一種基于二維矩陣特征識別的振動信號識別算法

在審

• 申請號: 201710147631.X
• 申請日: 2017-03-13
• 公開（公告）號: CN106815956A
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 陳柏;楊建成;張承濤;陳宇;陳嘉琳
• 申請（專利權）人: 無錫亞天光電科技有限公司
• 主分類號: G08B13/12
• 分類號: G08B13/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及振動信號的識別，尤其涉及一種基于二維矩陣特征識別的振動信號識別算法。

背景技術

隨著社會經濟和科技的發展，人們的安防意識逐步提高，尤其是針對油庫、國防、各種化工廠、燃料庫、核電站、碼頭等關系到國民安全的重要領域，隨之而來的安防監測設施層出不窮。

相較于傳統的安防監測方式，如人工監測、紅外對射、電子圍欄等眾多安防入侵系統，干涉型光纖周界安防系統具有耐高溫高壓、抗電磁干擾、監測區域大、無漏報、誤報 率低等優勢，適用于易燃、易爆及潮濕等惡劣環境。干涉型光纖周界安防系統是基于光干涉相位調制技術，將光纖作為傳輸傳感二合一的器件，通過直接接觸或承載物如覆土、鋼絲網、圍欄等接觸方式，置于待測環境中，當受到外界振動時，由于光纖的應變效應和光彈效應，傳感光纖受到振動信號作用導致光纖自身長度、直徑和折射率發生變化，而使光纖中傳輸的光相位發生變化，通過檢測光纖中光波相位的變化可知響應的振動情況。

而傳統的識別算法會存在信號識別的問題，尤其是環境惡劣、干擾較多的條件下，很難精確識別人為入侵，為此，我們提出一種基于二維矩陣特征識別的振動信號識別算法，以解決上述背景技術中提到的問題。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺點，而提出的一種基于二維矩陣特征識別的振動信號識別算法。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種基于二維矩陣特征識別的振動信號識別算法，該算法包括以下步驟：

S1、數據采集特征值計算均值包絡線信號檢測剩余量計算信號的設定信號的判別，從數據采集端讀取光纖振動傳感器所采集的數據，并進行歸一化處理成電信號S（t）；

S2、特征值計算，找出S（t）中局部極大值和局部極小值，并利用二維矩陣中三重特征值的算法算出特征值；

S3、均值包絡線，將S2中的特征值進行平均，等到均值包絡線M（t）；

S4、將原始信號S（t）與均值包絡線相減，得到一個分量H1（t）；

S5、信號檢測，檢查分量H（t）是否符合IMF條件，如果不符合，則回到步驟S1，并將H（t）當作原始信號進行第二次篩選，得到H2（t），重復篩選N次，直到HN（t）符合IMF條件，即得到一個IMF分量C1（t），即C1（t）=HN（t）；

S6、剩余量計算，將原始信號S（t）減去C1（t，得到剩余量M1（t），然后將M1（t）作為新的信號重復執行以上步驟N次，得到剩余量M1（t）、M2（t）……MN（t），直到MN（t）為單調函數時完成計算；

S7、信號的設定，預先在識別端設定一個穩定信號頻率范圍，不在這個范圍內的信號則為危險信號，并設置報警裝置；

S8、信號的判別，利用數學建模建立多特征值得聯合：A=b1*A1+b2*A2+……bN*AN,其中A為更具不同信號判斷出的信號種類，bN為AN的的貢獻率；

S9、信號的對比，將不同的信號種類A與預設的信號做對比，若在預設信號頻率范圍內，則判斷為正常，若不在設定的信號頻率范圍內，則進行報警提醒。

優選的，在S1中光纖振動傳感器所采集的數據頻率設置在50-200Hz。

優選的，在S1中歸一化處理利用的是IMF技術，且剩余量的計算采用經驗模態分解。

優選的，在S7中，信號的設定可以更具季節以及氣候的變換來進行調整改變。

本發明提供的一種基于二維矩陣特征識別的振動信號識別算法，通過將分布式信號先歸一化成電信號，并將信號利用二維矩陣計算出特征值，再進行經驗模態分解，該組合過程降低了外界環境的干擾，增強信號識別，增加了對原始信號模態分解處理，增加了判斷的準確性，同時采用多特征值的檢測方式，可消除某一特定特征出現偶然性引起誤報的可能，能夠準確無誤實現入侵報警，本發明算法簡單，處理便捷，判斷準確，使用安全。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

一種基于二維矩陣特征識別的振動信號識別算法，該算法包括以下步驟：

S1、數據采集特征值計算均值包絡線信號檢測剩余量計算信號的設定信號的判別，從數據采集端讀取光纖振動傳感器所采集的數據，并進行歸一化處理成電信號S（t）；