一种车辆振动传感增敏的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种车辆振动传感增敏的方法,该方法包括以下步骤：步骤1.获取双路

Method and device for enhancing vibration sensitivity of vehicle vibration

The invention provides a method for sensitizing a vehicle vibration sensor. The method comprises the following steps: step 1. Obtaining two paths

【技术实现步骤摘要】
一种车辆振动传感增敏的方法及装置
本专利技术属于光纤传感和车辆监测领域，特别涉及到一种基于车辆振动传感增敏的方法及装置。
技术介绍
随着我国城市化进程的推进和机动车数量的快速增长，城市道路交通量不断增加，各种交通问题突显：交通拥堵成为影响大城市居民出行的首要问题，交通事故数量呈上升趋势，这就需要交通监测系统具备全路段、全天候的实时监测能力，而车辆定位监测是其中最为主要的技术指标。目前，车辆定位监测技术分为主动式与被动式，其中主动式的监测方法如GPS(GlobalPositioningSystem)技术；被动式的监测方法主要采用环形线圈、数字视频、超声波等分立式传感器实现，以上传感器的技术相对成熟，测试精度较高，但是分立式传感器存在监测死角、组网复杂等问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种车辆振动传感增敏的方法及装置，该专利技术采用双路系统对车辆振动信号进行检测，提高了系统的信噪比。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种车辆振动传感增敏的方法，该方法包括以下步骤：步骤1.获取双路系统采集的瑞利后向散射信号；步骤2.对双路瑞利后向散射信号进行降噪处理；步骤3.对降噪后的双路瑞利后向散射信号分别间隔相同时间进行差值计算；步骤4.将处理后的双路信号相乘得到相应位置处的幅值信息；步骤5.若幅值信息大于设定的阈值，则该幅值信息所对应的位置为车辆所在位置。优选地，在所述步骤2中，采用经验模态分解算法对双路瑞利后向散射信号进行降噪处理。优选地，所述步骤3具体为：采集n条幅度曲线，其中第i条幅度曲线a(i)和第i+k条幅度曲线a(i+k)差分运算后得到n-k条幅度曲线，然后对其取绝对值后进行累加，得到n-k条幅度曲线差值后叠加的结果A(n-k)，对间隔相同时刻降噪后的信号进行差值计算。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术还提供一种车辆振动传感增敏的装置，该装置包括激光器、分光器以及同有相同结构的两路检测光路，所述检测光路包括第一耦合器、光纤声光调制器、环形器、第二耦合器、平衡探测器和放大与滤波电路；激光器发出的连续光经光分器分成两路，分别进入到两检测光路的第一光耦合器中，第一光耦合器将接收到的光分成信号光和本振光，所述信号光由光纤声光调制器调制成光脉冲，光脉冲通过环形器连续注入到传感光纤中，同时环形器接收外差检测来检测返回的瑞利后向散射光，瑞利后向散射光和本振光利用外差检测原理通过第二耦合器拍频得到拍频信号，该拍频信号经平衡探测器转换成电信号，再经过解调电路解调后被PC与示波器接收。优选地，所述光分器为50：50光分器。优选地，所述第一耦合器为9：1光耦合器。优选地，所述第二耦合器为50：50耦合器。如上所述，本专利技术的一种车辆振动传感增敏的方法及装置，具有以下有益效果：(1)本专利技术采用双路系统对车辆振动信号进行检测，提高了系统的信噪比；(2)本专利技术将双路系统的瑞利后向散射光信号进行降噪与融合，提高了系统捕获车辆振动的能力。附图说明为了进一步阐述本专利技术所描述的内容，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。应当理解，这些附图仅作为典型示例，而不应看作是对本专利技术的范围的限定。图1为本专利技术的双路系统示意图；图2为经过经验模态分解的降噪示意图；图3为单路系统经过幅度差分结果示意图；图4为双路系统经过幅度差分相乘结果示意图；图5为本专利技术所述方法的流程图。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。如图5所示，本实施例提供一种车辆振动传感增敏的方法，该方法包括以下步骤：步骤1.获取双路系统采集的瑞利后向散射信号；步骤2.对双路瑞利后向散射信号进行降噪处理；步骤3.对降噪后的双路瑞利后向散射信号分别间隔相同时间进行差值计算；步骤4.将处理后的双路信号相乘得到相应位置处的幅值信息；步骤5.若幅值信息大于设定的阈值，则该幅值信息所对应的位置为车辆所在位置。于本实施例中，在所述步骤2中，采用经验模态分解算法对双路瑞利后向散射信号进行降噪处理。具体地，本实施例利用Labview编程软件实现对振动信号的分解与重构。在对振动信号分解时，振动信号存在至少一个极大值点和一个极小值点。EMD算法的分解过程如下：(1)找到振动信号所有极大值与极小值点，通过对信号极大值包络线emax(t)、极小值包络线emin(t)和上下包络线的均值包络线的函数拟合m1(t)(2)将振动信号序列去除均值包络，得到一个新的信号h1(t)，h1(t)＝x(t)-m1(t)此时的信号h1(t)不是一个平稳信号，不符合本征模态函数的定义，重复上述过程，直到第k次函数满足本征模态函数，则原信号的一阶IMF分量为：当满足公式其中，ε为筛分门限，一般取值是0.2～0.3之间，包络的均值满足IMF中均值为0的条件。(3)用原始信号减去c1(t)得到一个去掉高频成分的新信号r1(t)：r1(t)＝x(t)-c1(t)反复进行(1)、(2)步骤，直到第n阶IMF分量cn(t)或残余分量为单调函数或常量时，EMD分解停止。(4)最后振动信号x(t)经过EMD分解得到其中，ci(t)为第i阶IMF分量，rn(t)多次筛分后最终的残余分量，n为IMF的总阶数。于本实施例中，所述步骤3具体为：采集n条幅度曲线，其中第i条幅度曲线a(i)和第i+k条幅度曲线a(i+k)差分运算后得到n-k条幅度曲线，然后对其取绝对值后进行累加，得到n-k条幅度曲线差值后叠加的结果A(n-k)，对间隔相同时刻降噪后的信号进行差值计算。其中，可以基于幅度差曲线的峰值得到扰动位置。由下式所示：最终的结果A(n-k)表现的是在光纤各个位置处波动情况的一条曲线，利用阈值检测的方法就可以将这条曲线A(n-k)中波动较大的位置检测出来。因为在系统中在相同位置处，外部扰动造成的波动相较于瑞利后向散射信号的随机波动较强，利用上述的处理过程对后向瑞利散射曲线间隔相同时间差分，以突显不同时刻曲线中扰动信号波动最剧烈的部分。由于本实施例采用的是双路系统，双路系统因为起始位置相同，L0在相同的传感区域内代表同一个位置。所以利用幅度差分的原理将L0处的波动突显出来的位置也相同，将双路用相同的方法处理后的波形再相乘就会在L0处得到更高的幅值。而没有扰动的其他位置经过处理后不会产生较大的变化。将两路信号差值的结果相乘，得到传感光纤各个位置处的幅值信息。如图1所示，本实施例还提供一种车辆振动传感增敏的装置，该装置包括激光器、分光器以及同有相同结构的两检测光路，所述检测光路包括第一耦合器、光纤声光调制器、环形器、第二耦合器、平衡探测器和放大与滤波电路；激光器发出的连续本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车辆振动传感增敏的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1.获取双路

【技术特征摘要】
1.一种车辆振动传感增敏的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1.获取双路-OTDR系统采集的瑞利后向散射信号；步骤2.对双路瑞利后向散射信号进行降噪处理；步骤3.对降噪后的双路瑞利后向散射信号分别间隔相同时间进行差值计算；步骤4.将处理后的双路信号相乘得到相应位置处的幅值信息；步骤5.若幅值信息大于设定的阈值，则该幅值信息所对应的位置为车辆所在位置。2.根据权利要求1所述的一种车辆振动传感增敏的方法，其特征在于，在所述步骤2中，采用经验模态分解算法对双路瑞利后向散射信号进行降噪处理。3.根据权利要求1所述的一种车辆振动传感增敏的方法，其特征在于，所述步骤3具体为：采集n条幅度曲线，其中第i条幅度曲线a(i)和第i+k条幅度曲线a(i+k)差分运算后得到n-k条幅度曲线，然后对其取绝对值后进行累加，得到n-k条幅度曲线差值后叠加的结果A(n-k)，对间隔相同时刻降噪后的信号进行差值计算。4.一种车辆...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐韶华，张文涛，崔向良，熊显名，张丽娟，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西,45