光纤振动信号的CFAR检测算法性能研究

发布时间：2017-10-03 23:23

本文关键词：光纤振动信号的CFAR检测算法性能研究

【摘要】：针对光纤预警系统的应用需求,为了能够从非平稳噪声背景中有效地检测出振动信号,通过控制虚警率对噪声进行滤除,深入研究了广泛应用于雷达目标检测的恒虚警检测技术。以发展实用化的光纤预警系统为目的,在大量现场实验数据的支持下,采用理论分析和实验验证的研究方法,对光纤振动信号统计特性建模、非平稳干扰下光纤振动信号二维二级检测算法、光纤振动信号自适应CFAR检测等关键技术进行了深入研究。首先研究了光纤振动信号CFAR检测算法,目的是解决光纤振动信号检测过程中虚警概率不稳定的问题。详细介绍了已有经典CFAR检测算法,指出了经典检测算法应用到光纤振动信号检测中存在的检测性能不稳定及实时性差等主要问题。针对这些问题,提出二维二级CFAR检测算法,该算法充分综合了已有CFAR算法的优点,在非平稳干扰噪声背景下保持了虚警率稳定,既提高了运算速度,也改善了参考单元中存在多个目标的检测性能。接着研究了光纤振动信号自适应检测技术,目的是解决由于环境及地质结构不同使检测性能不稳定的问题。以构建光纤振动信号自适应检测过程为目的,深入研究了自适应检测算法。通过对原有Ⅵ-CFAR检测算法的改进,利用第三章提出的基于CFAR检测典型算法的二级检测算法,实现了自适应恒虚警检测,能够根据噪声背景自适应选择检测算法,有效避免由于环境及地质结构对检测性能的影响,改善了光纤预警系统的检测性能,且自适应CFAR检测算法对于光纤振动信号检测具有理论检测性能好,工程实用性强等特点。最后介绍了利用前几章提出的原理构建的光纤振动信号自适应检测技术在山东威海乳山供电公司实验基地条件下做的现场实验及应用情况,模拟了大量的敲击光缆、砸地两种典型振动信号,对分布式光纤振动检测及预警技术的异常事件类型识别性能进行测试。通过现场实验,进一步验证了本文算法的有效性及实用性,能够准确检测出振动信号,达到预警目的。
【关键词】：光纤预警 ΦOTDR 振动信号 恒虚警 自适应检测
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE973.6
【目录】：

摘要3-4
ABSTRACT4-8
第一章绪论8-18
1.1 研究背景及意义8-9
1.2 国内外研究现状及发展动态分析9-14
1.2.1 光纤预警技术9-11
1.2.2 恒虚警检测研究现状11-14
1.3 本文的工作及内容14-18
第二章光纤预警系统18-24
2.1 引言18
2.2 系统简介18-19
2.3 系统组成19-22
2.4 系统工作原理22-23
2.5 本章小结23-24
第三章光纤振动信号二维二级CFAR检测算法24-38
3.1 引言24
3.2 光纤振动信号模型分析24-26
3.3 二维恒虚警参考滑窗26-29
3.4 CFAR检测典型算法综述29-35
3.4.1 CA-CFAR29-33
3.4.2 OS-CFAR33-35
3.5 基于CFAR检测典型算法的二级检测35-37
3.6 本章小结37-38
第四章光纤振动信号自适应CFAR检测算法38-46
4.1 引言38
4.2 典型自适应CFAR检测算法38-41
4.3 基于自适应背景选择的光纤振动信号检测算法41-43
4.4 性能分析43-45
4.4.1 算法效率分析43-44
4.4.2 算法性能验证及分析44-45
4.5 本章小结45-46
第五章现场实验与应用研究46-53
5.1 引言46
5.2 实验基地线路情况46-48
5.3 测试方案48-49
5.4 现场实验49-52
5.4.1 敲击光缆49-50
5.4.2 砸地实验50-52
5.5 本章小结52-53
第六章总结与展望53-55
6.1 工作总结53-54
6.2 研究展望54-55
参考文献55-60
在学期间的研究成果60-61
致谢61

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