基于特征融合的光纤周界入侵行为集成识别方法研究

摘要

光纤传感器具有灵敏度高、绝缘性好、耐高温与腐蚀等优点，被广泛应用在机场、仓库等重要场所的周界安防系统中。由于光纤振动信号具有非线性、非平稳性、间歇性以及受环境和天气因素影响等的特点，如何减小外界干扰影响、及时准确地识别入侵信号是一个值得研究的课题。本文采用信号处理和模式识别方法，针对光纤振动信号的分布特征，研究了入侵信号的集成识别方法，以提高光纤周界安防系统入侵信号识别的准确率。
　　论文主要做了以下几方面的工作:
　　1、研究了一种基于互相关特性的光纤振动信号分帧方法。针对现有的信号分帧方法难以保证帧内信号动力学特性完整的问题，基于相空间重构方法，采用互相关系数法获取光纤振动信号的最小分帧长度，以降低信号非线性及间歇性特征对分帧长度的影响。
　　2、研究了一种时域、频域和小波域结合的光纤振动信号多特征提取以及融合约简的方法。针对单一特征对光纤振动信号表征不完备的缺陷，分别提取出光纤振动信号的时域、频域和小波域特征;基于DFPA(Discriminative Function Pruning Analysis，DFPA)评估各特征元素对不同入侵行为的可分类性，实现特征空间的融合约简，得到较完备的光纤振动信号特征集。
　　3、提出了一种入侵信号集成识别方法。针对光纤周界安防系统入侵信号非线性、非平稳性、间歇性的特点以及采用单一分类器识别泛化能力弱的缺陷，构建了集成分类器，增强了模式分类器泛化能力。
　　仿真实验结果表明，本文给出的光纤周界安防系统入侵信号识别方法具有识别准确率高的特点。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 周界安防系统的背景与意义

1．2 课题研究的现状与发展趋势

1．3 论文的研究内容与章节安排

1．3．1 论文的研究内容

1．3．2 论文的章节安排

第二章 光纤周界安防系统结构及信号特性

2．1 周界安防系统光纤传感器性能分析

2．2 传感光纤布设方法

2．3 周界安防系统光纤信号调制原理分析

2．3．1 外界振动信号调制原理分析

2．3．2 周界安防系统光路数学模型

2．4 周界安防系统光纤信号特性分析

第三章 光纤信号的预处理及特征提取和融合

3．1 基于互相关特性的光纤信号分帧方法

3．2 光纤信号特征提取

3．2．1 时域特征提取

3．2．2 频域特征提取

3．2．3 小波域特征提取

3．3 光纤周界入侵信号特征融合与约简

3．3．1 入侵信号特征集获取

3．3．2 基于DFPA的特征约简方法

第四章 光纤周界入侵信号分类器设计

4．1 最近邻分类器

4．2 支持向量机分类器

4．3 人工神经网络分类器

4．4 集成分类器设计

第五章 光纤入侵信号识别仿真实验

5．1 光纤周界安防系统实验环境

5．1．1 光纤周界安防系统入侵信号识别仿真实验结构设计

5．1．2 仿真实验过程

5．2 仿真实验结果

5．3 本文识别方法性能分析与结论

第六章 总结与展望

6．1 论文工作总结

6．2 今后研究工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况