本發(fā)明涉及一種居民周界入侵報(bào)警系統(tǒng)及其報(bào)警方法，特別是涉及一種適用于入侵防范防盜的周界入侵報(bào)警系統(tǒng)及其報(bào)警方法。
背景技術(shù)：
由于周界入侵報(bào)警系統(tǒng)所需要處理的防范對(duì)象十分復(fù)雜，并且受地形、氣候和安裝燈多各方面因素的制約，對(duì)技術(shù)水平的要求很高。
在現(xiàn)有技術(shù)中，在周界入侵報(bào)警領(lǐng)域內(nèi)，雖然高壓脈沖電網(wǎng)、視頻影像監(jiān)控、微波震動(dòng)電纜和激光紅外對(duì)射等傳統(tǒng)技術(shù)占據(jù)市場(chǎng)主流，但均屬于較低安全級(jí)別的區(qū)域型周界入侵報(bào)警技術(shù)，存在能源消耗高、誤報(bào)警率高、定位精度低、耐候能力差等諸多缺點(diǎn)，難以滿足重要能源設(shè)施、政府機(jī)關(guān)核心部門和機(jī)場(chǎng)、銀行、別墅等特殊場(chǎng)所較高級(jí)別安防的需要，在技術(shù)和市場(chǎng)上還存在很大潛力。因此傳統(tǒng)周界入侵報(bào)警系統(tǒng)受技術(shù)發(fā)展水平限制存在功能缺陷，進(jìn)而難以滿足信息時(shí)代對(duì)周界入侵報(bào)警系統(tǒng)所提出的苛刻要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種誤報(bào)警率低，定位精度高，耐候能力強(qiáng)的居民周界入侵報(bào)警系統(tǒng)及其報(bào)警方法。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下： 一種居民周界入侵報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于：包括設(shè)置于周界圍欄上的振動(dòng)光纜，與振動(dòng)光纜相連的解調(diào)儀表與信號(hào)處理器，及報(bào)警裝置；所述振動(dòng)光纜包括串聯(lián)的各個(gè)光柵振動(dòng)傳感器；所述解調(diào)儀表接收振動(dòng)光纜的振動(dòng)波長(zhǎng)信號(hào)，并將其發(fā)送給信號(hào)處理器；信號(hào)處理器將接收到的信號(hào)進(jìn)行特征處理識(shí)別；所述報(bào)警裝置對(duì)滿足報(bào)警條件的特征信號(hào)進(jìn)行報(bào)警。
光纖光柵周界入侵報(bào)警系統(tǒng)基于光柵傳感原理，利用光纖光柵受到外界振動(dòng)或應(yīng)力作用時(shí)其反射波長(zhǎng)隨之發(fā)生的變化來(lái)確定待測(cè)外界振動(dòng)或應(yīng)力的變化，當(dāng)光信號(hào)輸送進(jìn)光纖時(shí)，外界的各種擾動(dòng)會(huì)引起光纖光柵的特征反射波長(zhǎng)發(fā)生變化，后端的光纖光柵信號(hào)處理器接收到光信號(hào)的變化，并對(duì)其進(jìn)行解調(diào)，系統(tǒng)軟件進(jìn)行識(shí)別判斷，發(fā)出入侵報(bào)警信號(hào)。能夠?qū)θ肭中袨闇?zhǔn)確報(bào)警，并且對(duì)風(fēng)雨等自然界的氣候條件不敏感，有效防止入侵行為。
作為優(yōu)選，還包括數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，將所述振動(dòng)波長(zhǎng)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理取出信號(hào)中的直流分量后發(fā)送給信號(hào)處理器，從而消除溫度變化對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。
作為優(yōu)選，還包括顯示模塊，顯示當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)工作信息及報(bào)警提示信息。
基于上述居民周界入侵報(bào)警系統(tǒng)的居民周界入侵報(bào)警方法，其特征在于：基于光纖光柵振動(dòng)傳感器，采用時(shí)域包絡(luò)信號(hào)特征分析方法對(duì)外界擾動(dòng)信號(hào)進(jìn)行有效的模擬識(shí)別及報(bào)警處理。
系統(tǒng)對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析，通過(guò)信號(hào)處理輸出準(zhǔn)確的報(bào)警信息。
作為優(yōu)選，信號(hào)處理求解波長(zhǎng)信息的包絡(luò)，提取各種包絡(luò)參數(shù)以及對(duì)包絡(luò)信號(hào)奇異特性分析，通過(guò)比較環(huán)境因素和人為入侵引起光纖光柵的振動(dòng)模式各種特征參量，進(jìn)行振動(dòng)模式的識(shí)別，過(guò)濾風(fēng)雨環(huán)境因素所造成的系統(tǒng)誤報(bào)并準(zhǔn)確輸出報(bào)警信息。
作為優(yōu)選，對(duì)光柵振動(dòng)傳感器信號(hào)進(jìn)行處理的具體方法步驟為：
一、數(shù)據(jù)預(yù)處理，去除信號(hào)中的直流分量；
二、進(jìn)行Hilbert變換提取包絡(luò)信號(hào)的特征值并作包絡(luò)圖；
三、根據(jù)包絡(luò)信號(hào)特征參數(shù)進(jìn)行閾值參數(shù)判斷，進(jìn)行信號(hào)模式識(shí)別，輸出準(zhǔn)備報(bào)警信息。
Hilbert變換將時(shí)域信號(hào)變?yōu)闀r(shí)域解析信號(hào)，所得的解析洗好的實(shí)部是實(shí)信號(hào)本身，虛部是實(shí)信號(hào)的Hilbert變化，而解析信號(hào)的模即是時(shí)信號(hào)的包絡(luò)。在獲得實(shí)信號(hào)的包絡(luò)信息后，提取該包絡(luò)信號(hào)的多個(gè)特征值參數(shù)
作為優(yōu)選，所述特征值包括能量因子，能量變換率，Lipschitz常數(shù)，裕度系數(shù)和峭度系數(shù)。
這些特征值參數(shù)從不同層面反映了包絡(luò)信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特征和時(shí)變特性，能夠反映不同擾動(dòng)行為的信號(hào)特征。其中：能量因子是指能量和能量平均值的比值，反映能量的變化；能量變化率是指單位時(shí)間內(nèi)的能量，反映了能量變化的快慢；裕度系數(shù)是用于評(píng)估系統(tǒng)穩(wěn)定性程度的特征參量；峭度系數(shù)是反映振動(dòng)信號(hào)分布特性的數(shù)量統(tǒng)計(jì)量。
作為優(yōu)選，通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)每一種振動(dòng)的奇異性指標(biāo)，對(duì)光纖光柵信號(hào)模式進(jìn)行識(shí)別，屏蔽環(huán)境因素對(duì)系統(tǒng)性能的影響。
信號(hào)奇異性反映了信號(hào)的不規(guī)則程度，局部奇異性特征時(shí)用Lipschitz奇異常數(shù)來(lái)描述和衡量的。奇異性指標(biāo)越小，信號(hào)越規(guī)則；奇異性指標(biāo)越大，信號(hào)越不規(guī)則。通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)每一種振動(dòng)的奇異性指標(biāo)，就能夠?qū)饫w光柵信號(hào)模式進(jìn)行識(shí)別，屏蔽環(huán)境因素對(duì)系統(tǒng)性能的影響。
作為優(yōu)選，所述方法還包括對(duì)小動(dòng)物活動(dòng)環(huán)境因素所造成的系統(tǒng)誤報(bào)并準(zhǔn)確輸出報(bào)警信息。
作為優(yōu)選，所述報(bào)警信息通過(guò)無(wú)線發(fā)射模塊發(fā)送的移動(dòng)客戶端。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：系統(tǒng)能夠識(shí)別攀爬、晃動(dòng)和敲擊等多種主動(dòng)認(rèn)為入侵并輸出報(bào)警信息，而對(duì)于風(fēng)雨等氣象因素引起的擾動(dòng)信號(hào)能夠加以屏蔽，極大的降低了系統(tǒng)的誤報(bào)率指標(biāo)，切實(shí)的提高了周界入侵報(bào)警系統(tǒng)的可靠性，使之能夠更好地滿足居民的周界防范需求。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
本說(shuō)明書（包括摘要）中公開(kāi)的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或者具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。
具體實(shí)施例一
一種居民周界入侵報(bào)警系統(tǒng)，包括設(shè)置于周界圍欄上的振動(dòng)光纜，與振動(dòng)光纜相連的解調(diào)儀表與信號(hào)處理器，及報(bào)警裝置；所述振動(dòng)光纜包括串聯(lián)的各個(gè)光柵振動(dòng)傳感器；所述解調(diào)儀表接收振動(dòng)光纜的振動(dòng)波長(zhǎng)信號(hào)，并將其發(fā)送給信號(hào)處理器；信號(hào)處理器將接收到的信號(hào)進(jìn)行特征處理識(shí)別；所述報(bào)警裝置對(duì)滿足報(bào)警條件的特征信號(hào)進(jìn)行報(bào)警。
光纖光柵周界入侵報(bào)警系統(tǒng)基于光柵傳感原理，利用光纖光柵受到外界振動(dòng)或應(yīng)力作用時(shí)其反射波長(zhǎng)隨之發(fā)生的變化來(lái)確定待測(cè)外界振動(dòng)或應(yīng)力的變化，當(dāng)光信號(hào)輸送進(jìn)光纖時(shí)，外界的各種擾動(dòng)會(huì)引起光纖光柵的特征反射波長(zhǎng)發(fā)生變化，后端的光纖光柵信號(hào)處理器接收到光信號(hào)的變化，并對(duì)其進(jìn)行解調(diào)，系統(tǒng)軟件進(jìn)行識(shí)別判斷，發(fā)出入侵報(bào)警信號(hào)。能夠?qū)θ肭中袨闇?zhǔn)確報(bào)警，并且對(duì)風(fēng)雨等自然界的氣候條件不敏感，有效防止入侵行為。
在本具體實(shí)施例中，基于上述居民周界入侵報(bào)警系統(tǒng)的居民周界入侵報(bào)警方法為，基于光纖光柵振動(dòng)傳感器，采用時(shí)域包絡(luò)信號(hào)特征分析方法對(duì)外界擾動(dòng)信號(hào)進(jìn)行有效的模擬識(shí)別及報(bào)警處理。
系統(tǒng)對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析，通過(guò)信號(hào)處理輸出準(zhǔn)確的報(bào)警信息。
在本具體實(shí)施例中，信號(hào)處理求解波長(zhǎng)信息的包絡(luò)，提取各種包絡(luò)參數(shù)以及對(duì)包絡(luò)信號(hào)奇異特性分析，通過(guò)比較環(huán)境因素和人為入侵引起光纖光柵的振動(dòng)模式各種特征參量，進(jìn)行振動(dòng)模式的識(shí)別，過(guò)濾風(fēng)雨環(huán)境因素所造成的系統(tǒng)誤報(bào)并準(zhǔn)確輸出報(bào)警信息。
在本具體實(shí)施例中，對(duì)光柵振動(dòng)傳感器信號(hào)進(jìn)行處理的具體方法步驟為：
一、數(shù)據(jù)預(yù)處理，去除信號(hào)中的直流分量；
二、進(jìn)行Hilbert變換提取包絡(luò)信號(hào)的特征值并作包絡(luò)圖；
三、根據(jù)包絡(luò)信號(hào)特征參數(shù)進(jìn)行閾值參數(shù)判斷，進(jìn)行信號(hào)模式識(shí)別，輸出準(zhǔn)備報(bào)警信息。
Hilbert變換將時(shí)域信號(hào)變?yōu)闀r(shí)域解析信號(hào)，所得的解析洗好的實(shí)部是實(shí)信號(hào)本身，虛部是實(shí)信號(hào)的Hilbert變化，而解析信號(hào)的模即是時(shí)信號(hào)的包絡(luò)。在獲得實(shí)信號(hào)的包絡(luò)信息后，提取該包絡(luò)信號(hào)的多個(gè)特征值參數(shù)
在本具體實(shí)施例中，所述特征值包括能量因子，能量變換率，Lipschitz常數(shù)，裕度系數(shù)和峭度系數(shù)。
這些特征值參數(shù)從不同層面反映了包絡(luò)信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特征和時(shí)變特性，能夠反映不同擾動(dòng)行為的信號(hào)特征。其中：能量因子是指能量和能量平均值的比值，反映能量的變化；能量變化率是指單位時(shí)間內(nèi)的能量，反映了能量變化的快慢；裕度系數(shù)是用于評(píng)估系統(tǒng)穩(wěn)定性程度的特征參量；峭度系數(shù)是反映振動(dòng)信號(hào)分布特性的數(shù)量統(tǒng)計(jì)量。
在本具體實(shí)施例中，通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)每一種振動(dòng)的奇異性指標(biāo)，對(duì)光纖光柵信號(hào)模式進(jìn)行識(shí)別，屏蔽環(huán)境因素對(duì)系統(tǒng)性能的影響。
信號(hào)奇異性反映了信號(hào)的不規(guī)則程度，局部奇異性特征時(shí)用Lipschitz奇異常數(shù)來(lái)描述和衡量的。奇異性指標(biāo)越小，信號(hào)越規(guī)則；奇異性指標(biāo)越大，信號(hào)越不規(guī)則。通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)每一種振動(dòng)的奇異性指標(biāo)，就能夠?qū)饫w光柵信號(hào)模式進(jìn)行識(shí)別，屏蔽環(huán)境因素對(duì)系統(tǒng)性能的影響。
具體實(shí)施例二
在具體實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，還包括數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，將所述振動(dòng)波長(zhǎng)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理取出信號(hào)中的直流分量后發(fā)送給信號(hào)處理器，從而消除溫度變化對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。
具體實(shí)施例三
在具體實(shí)施例一或二的基礎(chǔ)上，還包括顯示模塊，顯示當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)工作信息及報(bào)警提示信息。
具體實(shí)施例四
在具體實(shí)施例一、二或三的基礎(chǔ)上，所述方法還包括對(duì)小動(dòng)物活動(dòng)環(huán)境因素所造成的系統(tǒng)誤報(bào)并準(zhǔn)確輸出報(bào)警信息。
具體實(shí)施例五
在具體實(shí)施例一、二、三或四的基礎(chǔ)上，所述報(bào)警信息通過(guò)無(wú)線發(fā)射模塊發(fā)送的移動(dòng)客戶端。