本发明专利技术公开了一种光纤振动检测方法和装置，该方法包括：连续接收N个脉冲回波数据而得到一帧回波数据，N个脉冲回波数据的距离单元按照N*M矩阵排列，从第n个脉冲回波数据中的M个距离单元中依次选择一距离单元作为检测单元H(i，j)，根据检测单元H(i，j)选择相应的参考单元计算出训练检测门限和第一、二级恒虚警检测门限，并分别与训练检测门限和第一、二级检测门限比较得到超过各检测门限的数据，并重复k次得到k帧回波数据内每个距离单元检测结果，后根据累计训练检测的结果，自适应调整第一、二级检测门限系数，以供下一个复帧检测使用。本发明专利技术利用二级的CFAR的检测方法，降低系统的虚警概率，提高检测概率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤振动信号测量
，特别是涉及一种基于恒虚警率CFAR检 测的光纤振动检测方法及装置。
技术介绍
随着经济的发展，石油和天然气已经成为国民经济发展的最重要能源。长输管道 作为石油和天然气最理想、经济的运输方式，已经得到广泛的应用。油气管道是能源运输的 大动脉，管道一旦泄漏极易发生燃烧爆炸，不仅影响管道的安全生产，还将给国家和人民群 众的生命与财产造成巨大损失。 目前应用油气管道的探测报警系统主要有以下几种：电子脉冲式围栏、微波墙式 报警器、主动红外报警器、泄露电缆式周界探测报警系统、驻极体振动电缆报警系统和光纤 传感器周界报警系统。与电传感器报警系统相比，光纤传感器在传感网络应用中具有非常 明显的技术优势：在不需要任何户外有源器件（不需供电）的情况下能够提供长达100公 里距离的安防监控，不受地形的高低、曲折、转弯、折弯等地形环境限制，打破了红外线、微 波墙等只适用于视距和平坦区域使用的局限性。因此利用光纤测量振动成为管道预警系统 研宄的主要方法。然而如何对光纤检测信号进行合理有效的分析，建立什么样的事件模型 才更为有效，成为研宄中的一大热点和难点。 目前光纤振动信号处理还存在明显不足，其设计思路一般是直接检测的方法，将 检测到的信号直接送到显示器，将杂波和噪声的幅度变化同时显示出来，对目标信号的检 测能力由操作员对显示器的监视决定的。如图1所示，为现有的光纤振动信号处理流程，研 宄工作集中在特征提取领域，主要是提出信号的幅度特性，将提取到的特性与门限比较，根 据比较结果进行报警。但是，这种处理方法所得到的监测结果误差大、报警不准确，使长距 离复杂振动检测面临严峻挑战，急需在此基础上开展长距离光纤振动检测方法研宄。 现有的研宄存在的主要问题是没有建立合适的模型、特别是没有建立合适的信号 检测模型，且单级报警不能兼顾虚警和检测两方面的性能，从而使得已经投入生产的长距 离预警系统效率较低甚至被搁置不用，光纤预警系统中的信号处理环节已成为系统和产业 发展的最主要瓶颈。因此，需要提出一种合适的模型来实现振动事件的检测，以降低虚警 率，提尚检测概率。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种基于CFAR的光纤振动检测方法及装置， 实现振动事件的检测，降低虚警率，提高检测概率。 为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种光纤振动检测方 法，所述方法包括：（1)连续接收N个脉冲回波数据而得到一帧回波数据，并对每个所述脉 冲回波数据进行处理和采样；其中，每个所述脉冲回波数据中包含M个按照回波时间从左 至右顺序排列的距离单元D(i，j)，i为行数，表示回波时间，j为列数，表示回波位置，使 所述N个脉冲回波数据的距离单元按照N*M矩阵排列，I < i < N、1 < j < M ; (2)从第η 个脉冲回波数据中的M个距离单元中依次选择一距离单元作为检测单元H(i，j);其中， I < η < N ; (3)获取分别位于所述检测单元H(i，j)左边c列距离单元和右边c列距离单 元作为参考单元，以计算所述参考单元对应的数据的均值E (\)，并根据所述均值E (\)及 训练检测门限系数FtM(j)计算训练检测门限THtlU);其中，0<c〈M;⑷将所述训练检测 门限TH tl(J)与所述检测单元H (i，j)对应的数据比较，得到超过所述训练检测门限THtl(J) 的数据；（5)根据所述均值E (Xp及第一级恒虚警检测门限系数Fthl (j)计算第一级恒虚警 检测门限TH1 (j) ; (6)将所述第一级恒虚警检测门限TH1 (j)与所述检测单元H (i，j)对应的 数据比较，得到超过所述第一级恒虚警检测门限TH1U)的数据；(7)获取第i行位于所述检 测单元H(i，j)的周围c个距离单元作为参考单元，以计算所述参考单元对应的数据的均值 E(Xu)，并根据所述均值E (Xu)及第二级恒虚警检测门限系数Fth2(j)计算第二级恒虚警检 测门限TH2(Xu) ; (8)将所述第二级恒虚警检测门限TH2(Xu)与所述超过所述第一级恒虚 警检测门限TH1U)的数据比较，得到超过所述第二级恒虚警检测门限TH 2 (Xiij)的数据；(9) 判断一帧回波数据是否完成检测；（10)当确定一帧回波数据完成检测时累计第j列检测单 元超过所述训练检测门限TH tlU)的数据的虚警数量Cf当确定一帧回波数据没有完成检测 时则重复执行步骤（2)至（9)直至一帧回波数据完成检测；（11)判断k帧回波数据是否完 成检测以确定是否累计了 k个所述虚警数量Cf (12)当确定k帧回波数据完成检测时根据 所述虚警数量Cj调整所述训练检测门限系数F tM (j)，以及根据调整后的所述训练检测门限 系数Fthtl (j)相应地调整所述第一级恒虚警检测门限系数Fthl (j)和第二级恒虚警检测门限 系数Fth2 (j);当确定k帧回波数据没有完成检测时重复执行步骤（1)至（11)直至累计k个 所述虚警数量Cj。 其中，所述根据所述均值E (Xj)及训练检测门限系数Fthtl (j)计算训练检测 门限THtl (j)的步骤具体为：根据所述均值E (Xp及所述训练检测门限系数Fthtl (j)， 并利用如下的公式一计算所述训练检测门限THtlU);其中，所述训练检测门限系数为【主权项】1. 一种光纤振动检测方法，其特征在于，所述方法包括： (1) 连续接收N个脉冲回波数据而得到一帧回波数据，并对每个所述脉冲回波数据进 行处理和采样；其中，每个所述脉冲回波数据中包含M个按照回波时间从左至右顺序排列 的距离单元D(i，j)，i为行数，表示回波时间，j为列数，表示回波位置，使所述N个脉冲回 波数据的距离单元按照N*M矩阵排列，K i < N、l< j < M ; (2) 从第η个脉冲回波数据中的M个距离单元中依次选择一距离单元作为检测单元 (3) 获取分别位于所述检测单元H(i，j)左边c列距离单元和右边c列距离单元作为 参考单元，以计算所述参考单元对应的数据的均值E (\)，并根据所述均值E (\)及训练检 测门限系数FtM(j)计算训练检测门限THtlU);其中，0<c〈M; ⑷将所述训练检测门限THtlU)与所述检测单元H (i，j)对应的数据比较，得到超过所 述训练检测门限THtlU)的数据； (5) 根据所述均值E (Xp及第一级恒虚警检测门限系数Fthl (j)计算第一级恒虚警检测 门限 TH1(J); (6) 将所述第一级恒虚警检测门限TH1U)与所述检测单元H (i，j)对应的数据比较，得 到超过所述第一级恒虚警检测门限TH1(J)的数据； (7) 获取第i行位于所述检测单元H(i，j)的周围c个距离单元作为参考单元，以计算 所述参考单元对应的数据的均值E (Xu)，并根据所述均值E (Xu)及第二级恒虚警检测门限 系数Fth2 (j)计算第二级恒虚警检测门限TH2 (Xiij); (8) 将所述第二级恒虚警检测门限TH2(XiJ与所述超过所述第一级恒虚警检测门限 TH1U)的数据比较，得到超过所述第二级恒虚警检本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光纤振动检测方法，其特征在于，所述方法包括：(1)连续接收N个脉冲回波数据而得到一帧回波数据，并对每个所述脉冲回波数据进行处理和采样；其中，每个所述脉冲回波数据中包含M个按照回波时间从左至右顺序排列的距离单元D(i，j)，i为行数，表示回波时间，j为列数，表示回波位置，使所述N个脉冲回波数据的距离单元按照N*M矩阵排列，1≤i≤N、1≤j≤M；(2)从第n个脉冲回波数据中的M个距离单元中依次选择一距离单元作为检测单元H(i，j)；其中，1≤n≤N；(3)获取分别位于所述检测单元H(i，j)左边c列距离单元和右边c列距离单元作为参考单元，以计算所述参考单元对应的数据的均值E(xj)，并根据所述均值E(xj)及训练检测门限系数Fth0(j)计算训练检测门限TH0(j)；其中，0≤c<M；(4)将所述训练检测门限TH0(j)与所述检测单元H(i，j)对应的数据比较，得到超过所述训练检测门限TH0(j)的数据；(5)根据所述均值E(xj)及第一级恒虚警检测门限系数Fth1(j)计算第一级恒虚警检测门限TH1(j)；(6)将所述第一级恒虚警检测门限TH1(j)与所述检测单元H(i，j)对应的数据比较，得到超过所述第一级恒虚警检测门限TH1(j)的数据；(7)获取第i行位于所述检测单元H(i，j)的周围c个距离单元作为参考单元，以计算所述参考单元对应的数据的均值E(xi,j)，并根据所述均值E(xi,j)及第二级恒虚警检测门限系数Fth2(j)计算第二级恒虚警检测门限TH2(xi,j)；(8)将所述第二级恒虚警检测门限TH2(xi,j)与所述超过所述第一级恒虚警检测门限TH1(j)的数据比较，得到超过所述第二级恒虚警检测门限TH2(xi,j)的数据；(9)判断一帧回波数据是否完成检测；(10)当确定一帧回波数据完成检测时累计第j列检测单元超过所述训练检测门限TH0(j)的数据的虚警数量Cj；当确定一帧回波数据没有完成检测时则重复执行步骤(2)至(9)直至一帧回波数据完成检测；(11)判断k帧回波数据是否完成检测以确定是否累计了k个所述虚警数量Cj；(12)当确定k帧回波数据完成检测时根据所述虚警数量Cj调整所述训练检测门限系数Fth0(j)，以及根据调整后的所述训练检测门限系数Fth0(j)相应地调整所述第一级恒虚警检测门限系数Fth1(j)和第二级恒虚警检测门限系数Fth2(j)；当确定k帧回波数据没有完成检测时重复执行步骤(1)至(11)直至累计k个所述虚警数量Cj。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：曲洪权，周良欣，王思宇，刘博宇，聂鑫，
申请(专利权)人：北方工业大学，深圳艾瑞斯通技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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