一種光纖信號的濾波方法、裝置及光纖傳感系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光纖信號的濾波方法、裝置及光纖傳感系統(tǒng)。其中，該方法包括：處理終端獲取光纖采樣信號，其中，所述光纖采樣信號由光纖反射的光信號轉(zhuǎn)換得到；利用IIR數(shù)字濾波器對所述光纖采樣信號進行濾波，得到濾波后的所述光纖采樣信號。通過上述方式，本發(fā)明能夠?qū)饫w信號進行有效濾波，提高光纖環(huán)境狀況的識別準確率。
【專利說明】
一種光纖信號的濾波方法、裝置及光纖傳感系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及光纖通信領(lǐng)域，特別是涉及一種光纖信號的濾波方法、裝置及光纖傳 感系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著光纖處理技術(shù)發(fā)展，光纖已作為傳感器應(yīng)用于各種探測領(lǐng)域，用于測量周邊 環(huán)境狀況，例如是否有物體經(jīng)過、且該物體具體為何物等。當光纖傳感器受到外界干擾影響 時，光纖中傳輸光的部分特性就會改變，光線傳感系統(tǒng)接收光纖的光信號，并進行光電轉(zhuǎn) 換，分析轉(zhuǎn)換后電信號的特征以判斷其光特性的改變，進而確定光纖對應(yīng)位置的環(huán)境狀況， 例如為有車輛闖入等，進而可實現(xiàn)對環(huán)境的監(jiān)測。
[0003] 然而，光纖傳感系統(tǒng)所獲取到的光纖信號會存在干擾信號，該干擾信號容易影響 對光纖環(huán)境狀況的識別。故如何有效對獲取到的光纖信號進行濾波，成了光纖傳感系統(tǒng)的 關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種光纖信號的濾波方法、裝置及光纖傳感系 統(tǒng)，能夠?qū)饫w信號進行有效濾波，提高光纖環(huán)境狀況的識別準確率。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是：提供一種光纖信號的濾波 方法，包括:處理終端獲取光纖采樣信號，其中，所述光纖采樣信號由光纖反射的光信號轉(zhuǎn) 換得到;利用IIR數(shù)字濾波器對所述光纖采樣信號進行濾波，得到濾波后的所述光纖采樣信 號。
[0006] 其中，所述利用IIR數(shù)字濾波器對所述光纖采樣信號進行濾波的步驟包括：獲取 IIR數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù);根據(jù)所述系統(tǒng)函數(shù)，將所述光纖采樣信號作為所述IIR數(shù)字濾 波器的輸入信號進行濾波。
[0007] 其中，所述獲取IIR數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù)的步驟包括:采用模擬轉(zhuǎn)換法、零極點 累試法或優(yōu)化設(shè)計法得到所述IIR數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù)。
[0008] 其中，所述獲取光纖采樣信號的步驟包括:對光纖傳感器檢測得到的光纖模擬信 號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到光纖數(shù)字信號;利用高速數(shù)據(jù)采集卡FPGA采集所述光纖數(shù)字信號得到 所述光纖采樣信號。
[0009]其中，還包括:利用奇異值分解SVD算法對光纖某一位置的多個光纖采樣信號構(gòu)成 的矩陣進行奇異值分解得到多個子矩陣;獲取奇異值最大的所述子矩陣，并提取所述奇異 值最大的子矩陣的每行元素以集合組成一維信號;對所述一維信號進行小波消噪后作為所 述光纖某一位置產(chǎn)生的光纖信號。
[0010]其中，所述利用IIR數(shù)字濾波器對所述光纖采樣信號進行濾波，得到濾波后的所述 光纖采樣信號的步驟之后，還包括:判斷所述光纖采樣信號是否與預(yù)設(shè)振動信號模型匹配； 若匹配，則分析所述光纖采樣信號在時域和空域的平穩(wěn)特性;對應(yīng)所述光纖采樣信號不同 時域和空域的平穩(wěn)特性，采用不同的檢測方式對所述光纖采樣信號進行檢測;若所述檢測 通過，則將所述光纖采樣信號對應(yīng)的光纖位置確定為振源，且所述振源類型為所述匹配的 預(yù)設(shè)振動信號模型對應(yīng)的振源類型。
[0011] 其中，所述利用IIR數(shù)字濾波器對所述光纖采樣信號進行濾波，得到濾波后的所述 光纖采樣信號的步驟之后，還包括:將該光纖采樣信號劃分為J幀子信號；提取每幀子信號 的特征矢量組成數(shù)組!'[^ = {1(0)，1'0)，一，1'(1-1)}，并獲取預(yù)設(shè)信號模型的特征矢量組 成的數(shù)組R[I] = {R(0)，R(i)，…，R(I-1)};確定所述特征矢量T(0)與所述特征矢量R(0)之 間的距離g(R(〇)，T(0))以及參數(shù)M;根據(jù)所述距離g(R(0)，T(0))，順序計算所述數(shù)組T[J]每 個特征矢量T(j)分別與所述數(shù)組R[I]至少部分特征矢量R(i)之間的距離g(R(i)，T(j))，直 至計算得到所述特征矢量T(J~1)與特征矢量R(I -1)之間的距尚g(shù)(R(I-l)，T(J-1))，其中， 所述區(qū)(以1)，1'(」_))由 8(1?(卜1)，1'(」_))4(1?(1-1)，1'(」_-1))、或8(1?(1)，1'(」_-1))計算得到;計 算所述距離g(R(I-l)，T(J-l))與所述I和所述J的和之間的比，以作為所述光纖振動信號與 所述預(yù)設(shè)信號模型的相似距離;若所述相似距離滿足設(shè)定條件，則將所述光纖振動信號的 振源類型確定為所述預(yù)設(shè)信號模型對應(yīng)的振源類型。
[0012] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的另一個技術(shù)方案是:提供一種光纖信號的濾 波裝置，包括:獲取模塊，用于獲取光纖采樣信號，其中，所述光纖采樣信號由光纖反射的光 信號轉(zhuǎn)換得到;濾波模塊，用于利用IIR數(shù)字濾波器對所述光纖采樣信號進行濾波，得到濾 波后的所述光纖采樣信號。
[0013] 其中，所述濾波模塊具體用于:獲取IIR數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù);根據(jù)所述系統(tǒng)函 數(shù)，將所述光纖采樣信號作為所述IIR數(shù)字濾波器的輸入信號進行濾波。
[0014] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的再一個技術(shù)方案是:提供一種光纖傳感系統(tǒng)， 包括光纖傳感器及處理終端;所述光纖傳感器用于在一端發(fā)出第一光信號，并從所述一端 接收由所述第一光信號反射得到的第二光信號;所述處理終端用于對所述第二光信號對應(yīng) 的光纖電信號進行IIR數(shù)字濾波，其中，所述處理終端包括上述的光纖信號的濾波裝置，以 對所述光纖電信號進行IIR數(shù)字濾波。
[0015] 上述方案，處理終端采用IIR數(shù)字濾波器對光纖采樣信號進行實時濾波，從而降低 信號處理的數(shù)據(jù)量，且有效濾除光纖采樣信號中的一些干擾數(shù)據(jù)，可使后續(xù)的光纖環(huán)境狀 況識別更加準確。
【附圖說明】
[0016] 圖1是本發(fā)明光纖信號的濾波方法一實施方式的流程圖；
[0017] 圖2是本發(fā)明光纖傳感系統(tǒng)一實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖3是圖1所示的步驟S12包括的子步驟的流程圖；
[0019] 圖4是本發(fā)明光纖信號的濾波方法一實施方式中的IIR數(shù)字濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖5是本發(fā)明光纖信號的濾波方法另一實施例的部分流程圖；
[0021 ]圖6是本發(fā)明光纖信號的濾波裝置一實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖7是本發(fā)明光纖信號的濾波裝置另一實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0023] 以下描述中，為了說明而不是為了限定，提出了諸如特定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、接口、技術(shù)之 類的具體細節(jié)，以便透徹理解本申請。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當清楚，在沒有這些具體 細節(jié)的其它實施方式中也可以實現(xiàn)本申請。在其它情況中，省略對眾所周知的裝置、電路以 及方法的詳細說明，以免不必要的細節(jié)妨礙本申請的描述。
[0024] 請參閱圖1，本發(fā)明光纖信號的濾波方法一實施方式的流程圖，該方法包括：
[0025] SI 1:處理終端獲取光纖采樣信號。
[0026]其中，所述光纖采樣信號由光纖反射的光信號轉(zhuǎn)換得到。
[0027] 請結(jié)合圖2舉例說明，圖2示出一光纖傳感系統(tǒng)，該光纖傳感系統(tǒng)可采用光脈沖調(diào) 制方式，通過探測背向散射信號的相位變化引起的反射光干涉強度變化，能夠同時檢測出 多個并發(fā)振源，從而實現(xiàn)預(yù)警和對振源定位。該光纖傳感系統(tǒng)包括順序連接的光纖傳感器 21、光學系統(tǒng)23、光電轉(zhuǎn)換電路24與處理終端22。
[0028] 光纖傳感器21設(shè)置于需監(jiān)測的環(huán)境中如地下，以監(jiān)測該環(huán)境狀況。光纖傳感器21 可采用普通通信光纜中的一根空閑纖芯作傳感單元，進行分布式多點振動測量。其基本原 理是當外界的振動作用于通信光纜時，引起光纜中纖芯發(fā)生形變，使纖芯長度和折射率發(fā) 生變化，導致光纜中光的相位發(fā)生變化。當光在光纜中傳輸時，由于光子與纖芯晶格發(fā)生作 用，不斷向后傳輸瑞利散射光。當外界有振動發(fā)生時，背向瑞利散射光的相位隨之發(fā)生變 化，這些攜帶外界振動信息的信號光，經(jīng)光學系統(tǒng)23處理，將微弱的相位變化轉(zhuǎn)換為光強變 化，再經(jīng)光電轉(zhuǎn)換電路24的光電轉(zhuǎn)換和相應(yīng)信號處理后，進人處理終端22進行數(shù)據(jù)分析。處 理終端22根據(jù)分析的結(jié)果，判斷振動事件的發(fā)生，并確認振動地點。
[0029] 具體地，光纖傳感器21定時從一端發(fā)出第一光信號，該第一光信號可以是一脈沖 信號，如為脈沖寬度為l〇ns的激光，該第一光信號在光纜中各個位置經(jīng)過瑞利散射形成的 第二光信號，并且該第二光信號反射回該光纖傳感器21的一端。光纖傳感器21從該一端輸 出該第二光信號。光學系統(tǒng)23對第二光信號進行采樣，得到多個對應(yīng)不同光纖位置的光信 號。其中，該采樣間隔可采集光纖每隔設(shè)定距離發(fā)射的光信號，例如，第一個采樣光信號對 應(yīng)為距離光纖一端1米位置反射的光信號，第二個采樣光信號對應(yīng)為距離光纖一端2米位置 反射的光信號，以此類推。
[0030] 光學系統(tǒng)23通過光電轉(zhuǎn)換電路24將采樣得到的光信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的電信號便于 信號的處理。這里可以通過一般的光電轉(zhuǎn)換電路24如AH)轉(zhuǎn)換得到模擬信號，再通過模數(shù)轉(zhuǎn) 換器將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并發(fā)送至處理終端22。
[0031] 處理終端22對該光纖數(shù)字信號進行處理，以確定該光纖數(shù)字信號對應(yīng)的光纖位置 是否振動。具體，處理終端22可還包括高速數(shù)據(jù)采集卡(英文簡稱:FPGA)模塊和數(shù)字信號處 理(英文:Digital Signal Processing，簡稱:DSP)模塊，該FPGA模塊用于采集所述光纖數(shù) 字信號，得到多個光纖采樣信號。FPGA模塊將采集的光纖采樣信號緩存在該FPGA模塊內(nèi)的 FIFO緩沖器，F(xiàn)IFO的半滿信號線和DSP模塊相連，當FIFO的半滿時觸發(fā)DSP的EDMA事務(wù)，以把 光纖采樣信號的相關(guān)數(shù)據(jù)從FIFO轉(zhuǎn)移到DSP的存儲器如SDRAM。當存儲器中的數(shù)據(jù)長度達到 系統(tǒng)設(shè)定值時，對該存儲器中的光纖采樣信號進行處理，如進行振源識別等。本發(fā)明所述濾 波相關(guān)步驟以及下述奇異值分解和消噪相關(guān)步驟可以在存入至DSP的存儲器之前執(zhí)行，或 者將采集到的光纖采樣信號直接存至DSP的存儲器，并當存儲器的數(shù)據(jù)長度達到設(shè)定值后， 再執(zhí)行本發(fā)明所述濾波的相關(guān)步驟以及下述奇異值分解和消噪相關(guān)步驟。
[0032] 具體地，該處理終端實時采集光纖采樣信號，該采集間隔可根據(jù)實際情況進行調(diào) 整，通常，該采集間隔為0ys-100ys之間，如40ys、10ys、100ys等，本實施例中，該采集間隔為 0,即處理終端連續(xù)采集得到n個光纖采樣信號{x(l)，x(2)，…，x(n)}，其中，n為大于1的整 數(shù)。
[0033] 在其他實施例中，該光學系統(tǒng)的部分步驟、光電轉(zhuǎn)換步驟以及模數(shù)轉(zhuǎn)換步驟中的 至少一個步驟可由處理終端22執(zhí)行，如處理終端22還用于對光纖傳感器檢測得到的光纖模 擬信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到光纖數(shù)字信號;或者處理終端22還用于對光纖傳感器反射的光信 號進行解調(diào)，將解調(diào)后的光信號轉(zhuǎn)換成模擬電信號后，再對其進行模數(shù)轉(zhuǎn)換。
[0034] S12:利用IIR數(shù)字濾波器對所述光纖采樣信號進行濾波，得到濾波后的所述光纖 米樣信號。
[0035] 本實施例中，采用IIR數(shù)字濾波器對光纖采樣信號進行實時濾波，由于IIR數(shù)字濾 波器具有穩(wěn)定性好、精度高、靈活性大等突出優(yōu)點，而且可用較低的階數(shù)獲得高的選擇性， 所用的存儲單元少、成本低、信號延遲小，故采用IIR數(shù)字濾波器對光纖采樣信號能夠?qū)崿F(xiàn) 有效濾波，且處理量較少。
[0036] 具體地，請結(jié)合參閱圖3,上述S12步驟可包括以下子步驟：
[0037] S121:獲取IIR數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù)。
[0038] 例如，處理終端獲取IIR數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù)H(z)如下式1:
[0040] 其中，ai、bH為濾波系數(shù)，且不均為零，M和N為設(shè)定的正整數(shù)。
[0041] 具體地，處理終端可采用模擬轉(zhuǎn)換法、零極點累試法或優(yōu)化設(shè)計法得到所述IIR數(shù) 字濾波器的系統(tǒng)函數(shù)。例如：
[0042] 1.模擬轉(zhuǎn)換法
[0043]按照光纖識別精確率要求和/或歷史光纖振動識別誤差率設(shè)計一個模擬濾波器， 得到濾波器的傳輸函數(shù)凡(8)，再按一定的轉(zhuǎn)換關(guān)系將凡(8)轉(zhuǎn)換成IIR數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函 數(shù)H(z)。其中，可采用單不限采用脈沖響應(yīng)不變法和雙線性變換法，將傳輸函數(shù)H a(s)從s平 面轉(zhuǎn)移到z平面。
[0044] 2.零極點累試法
[0045] 上述的模擬轉(zhuǎn)換法得到的IIR數(shù)字濾波器的幅度特性受到所選模擬濾波器特性的 限制。故，可在數(shù)字域直接獲得IIR數(shù)字濾波器，以得到設(shè)計任意幅度特性的濾波器。
[0046] 設(shè)單位脈沖響應(yīng)的零極點表達式如下式2:
[0048]按照上式，系統(tǒng)特性取決于系統(tǒng)零極點的分布，通過分析可知，系統(tǒng)極點位置主要 影響系統(tǒng)幅度特性峰值位置及其尖銳程度，零點位置主要影響系統(tǒng)幅度特性的谷值位置及 其凹下的程度;且通過零極點分析的幾何作圖法可以定性地畫出其幅度特性。故可根據(jù)其 幅度特性先確定零極點位置，再按照確定的零極點寫出其系統(tǒng)函數(shù)，畫出其幅度特性，并與 目標幅度特征進行比較，如不滿足要求，則可通過移動零極點位置或增加(減少)零極點，進 行修正。
[0049] 3.優(yōu)化設(shè)計法
[0050] 即，直接在頻域或者時域中進行設(shè)計，聯(lián)立方程后進行一定運算得到。
[0051] S122:根據(jù)所述系統(tǒng)函數(shù)，將所述光纖采樣信號作為所述IIR數(shù)字濾波器的輸入信 號進行濾波。
[0052]例如，獲得如上述的系統(tǒng)函數(shù)H(z )，處理終端可由H(z)得出表示輸入輸出關(guān)系的 常系數(shù)線性差分方程如下式3:
[0054]處理終端將S12獲取的光纖采樣信號作為所述IIR數(shù)字濾波器的輸入信號X，代入 上述3計算得到濾波后的光纖采樣信號y。
[0055]其中，處理終端可根據(jù)該系統(tǒng)函數(shù)、歷史光纖采樣信號狀況、用戶設(shè)定的結(jié)構(gòu)優(yōu)先 級別中的至少一種確定該IIR數(shù)字濾波器的結(jié)構(gòu)為直接型、級聯(lián)型或并聯(lián)型。例如，如上式 3,設(shè)M=N=2,則IIR數(shù)字濾波器的結(jié)構(gòu)如圖4所示。
[0056]本實施例中，處理終端采用IIR數(shù)字濾波器對光纖采樣信號進行實時濾波，從而降 低信號處理的數(shù)據(jù)量，且有效濾除光纖采樣信號中的一些干擾數(shù)據(jù)，可使后續(xù)的光纖環(huán)境 狀況識別更加準確。
[0057]請參閱圖5,圖5是本發(fā)明光纖信號的濾波方法另一實施例的部分路程圖。本實施 例中，處理終端除執(zhí)行圖1所示的步驟外，還執(zhí)行以下步驟：
[0058] S51:利用SVD算法對光纖某一位置的多個光纖采樣信號構(gòu)成的矩陣進行奇異值分 解得到多個子矩陣。
[0059] 本實施例中，處理終端采用奇異值分解(英文：Singular value decomposition， 簡稱:SVD)算法對采集得到光纖采樣信號進行處理，以獲得信噪比高、噪聲均勻的光纖采樣 信號。
[0060] 具體，上述S51步驟可具體包括如下子步驟：
[0061] 子步驟S511:將所述多個光纖采樣信號{x(l)，X(2)，…，x(n)}構(gòu)成k*l階矩陣H。 [0062]將多個光纖采樣信號組成一維信號序列X={x(l)，x(2)，…，x(n)}，并將該一維信 號序列X構(gòu)成k*l階矩陣H。
[0064]子步驟S512:采用下述公式11對所述矩陣H進行奇異值分解，得到多個子矩陣
[0066] 其中，上述矩陣H為k*l階酉矩陣;所述矩陣H的秩為m，利用SVD可以將k*l階矩陣H 表示m個k*l階子矩陣之和。
[0067]所述U是kXk階正交矩陣，所述VT表示矩陣V的共輒矩陣，所述V是1X1階正交矩 陣；所述為對角陣，所述\是矩陣H的第i個奇異值，并且 \ ;所述Ui為矩陣u的第i個列向量，所述Vl為矩陣 V的第i個列向量，所述Hl是包 含Ui和Vi的子矩陣。
[0068] 若是矩陣H表示時頻信息，則對應(yīng)的m和Vi視為頻率矢量和時間矢量。因此，H中的 時頻信息被分解到一系列由ujP Vl構(gòu)成的時頻子空間中。故選取一定子空間進行重構(gòu)，可以 提取特定成分的信號，例如，選擇奇異值最大的子矩陣，即可提取得到該多個光纖采樣信號 所包含主要數(shù)據(jù)特征。
[0069] S52:獲取奇異值最大的所述子矩陣，并提取所述奇異值最大的子矩陣的每行元素 以集合組成一維信號。
[0070] 例如，獲取分解得到的多個子矩陣]^|〃|.^2〃2，一,>、,"〃,"丨中奇異值最大的子矩陣 \_〃 ；，并將奇異值最大的子矩陣X,〃,_的各行元素分別作為一維信號&的元素，集合形成所 述一維信號3」={5」,1，5」,2，~，3」,111}，其中，所述3」,111表不子矩陣％^^的第1]1行向量。
[0071] S53:對所述一維信號進行小波消噪后作為所述光纖某一位置在所述一段時間內(nèi) 產(chǎn)生的光纖信號。
[0072]本實施例中，處理終端對S52步驟所得到的一維信號進行小波閥值消噪，該消噪方 式可包括硬閥值和軟閥值兩種。
[0073]該硬閥值方式具體如，根據(jù)下述公式12對S52步驟所得到的一維信號&的每個元 素{S^Sy，…，Sp}進行處理，并由每個處理后的元素{Sw'jp'，…，Sp'}組成所述光 纖某一位置在所述一段時間內(nèi)產(chǎn)生的光纖信號Sj '，
[0075] 其中，所述Sp為所述一維信號&中的第z個元素，所述Sp'為所述光纖信號S/中 的第z個元素，所述T為一設(shè)定值。
[0076] 該軟閥值方式具體如，根據(jù)下述公式13對S52步驟所得到的一維信號&的每個元 素{Sj,l，Sj,2,…，Sj,m}，并由每個處理后的元素{Sj,l'，Sj,2'，…，Sj,m' }組成所述光纖某一位 置在所述一段時間內(nèi)產(chǎn)生的光纖信號Sj '，
[0078] 其中，所述Sp為所述一維信號&中的第z個元素，所述Sp'為所述光纖信號S/中 的第z個元素，所述a為比例系數(shù)，且0<a<l， Sgn(X)為符號函數(shù)，所述T為一設(shè)定值。
[0079] 在具體應(yīng)用中，上述T可根據(jù)實際情況由用戶輸入，或者自身對實際情況進行判斷 學習后，進行相應(yīng)設(shè)置。
[0080] 經(jīng)上述小波消噪后，處理終端可對該消噪后的光纖信號（也即消噪后的光纖采樣 信號)進行振源識別或者其他處理。
[0081]本實施例中，處理終端利用SVD算法對光纖位置的多個光纖采樣信號構(gòu)造的矩陣 進行奇異值分解，并將奇異值最大的子矩陣組成的一維信號進行小波消噪，以得到該光纖 位置的消噪后的光纖信號，故實現(xiàn)了在光纖信號有效濾波的基礎(chǔ)還進一步有效消除噪聲， 進一步提高了光纖環(huán)境狀況識別的準確性。
[0082] 其中，上述步驟S51-53可在上述S12之前或之后執(zhí)行。
[0083] 在再一實施例中，處理終端在進行上述濾波和/或消噪后，還包括進行振源識別， 在此提供兩種但不僅限于下述兩種振源識別方式。
[0084]第一種振源識別方式，包括如下步驟：
[0085] S61:處理終端判斷所述光纖采樣信號是否與預(yù)設(shè)振動信號模型匹。
[0086]處理終端中存儲有多個預(yù)設(shè)振動模型，該每個預(yù)設(shè)振動模型對應(yīng)一種振源，例如， 行人經(jīng)過引起的振動信號的特征對應(yīng)記錄在第一預(yù)設(shè)振動模型，車輛經(jīng)過引起的振動信號 的特征對應(yīng)記錄在第二預(yù)設(shè)振動模型。處理終端提取消噪后的光纖信號S/的特征，并將提 取的特征給預(yù)設(shè)振動模型中的特征進行對比，若提取的特征與一預(yù)設(shè)振動模型中的特征匹 配，則執(zhí)行S62。
[0087] S62:分析所述光纖采樣信號在時域和空域的平穩(wěn)特性。
[0088] 例如，該光纖采樣信號在時域的平穩(wěn)特性為光纖采樣信號對應(yīng)的該光纖位置在不 同時刻反射得到的對應(yīng)采樣電信號的波動幅度，該光纖采樣信號在空域的平穩(wěn)特性為在某 一時刻該光纖不同位置的對應(yīng)采樣電信號的波動幅度。
[0089] S63:對應(yīng)所述光纖采樣信號不同時域和空域的平穩(wěn)特性，采用不同的檢測方式對 所述光纖采樣信號進行檢測。
[0090] 為便于說明，將上述獲取平穩(wěn)特性的光纖采樣信號成為目標光纖采樣信號。
[0091 ]具體如，若所述目標光纖采樣信號的時域平穩(wěn)特性不滿足第一平穩(wěn)條件且空域平 穩(wěn)特性滿足第二平穩(wěn)條件，則采用滑窗式恒虛警率檢測方式對所述目標光纖采樣信號進行 檢測；
[0092]若所述目標光纖采樣信號的時域平穩(wěn)特性滿足所述第一平穩(wěn)條件且空域平穩(wěn)特 性不滿足所述第二平穩(wěn)條件，則采用雜波圖點檢測方式對所述目標光纖采樣信號進行檢 測；
[0093]若所述目標光纖采樣信號的時域平穩(wěn)特性不滿足所述第一平穩(wěn)條件且空域平穩(wěn) 特性不滿足所述第二平穩(wěn)條件，則采用雜波圖面檢測方式對所述目標光纖采樣信號進行檢 測。
[0094]其中，所述采用滑窗式恒虛警率檢測方式對所述目標光纖采樣信號進行檢測的步 驟可包括：
[0095]獲取所述目標光纖采樣信號左側(cè)的h個左光纖采樣信號值、以及右側(cè)的h個右光纖 采樣信號值，其中，所述h個左光纖采樣信號中的最右側(cè)的所述左光纖采樣信號、所述h個右 光纖采樣信號中最左側(cè)的所述右光纖采樣信號均與所述目標光纖采樣信號相隔g個光纖采 樣信號；
[0096]比較所述目標光纖采樣信號值與第一門限以及所述左光纖采樣信號與第二門限， 其中，所述第一門限為所述h個左光纖采樣信號值和所述n個右光纖采樣信號值的算術(shù)平均 值z，所述第二門限為所述h個左光纖采樣信號值和h個右光纖采樣信號值中第k個最小光纖 采樣信號值；
[0097] 若所述目標光纖采樣信號值大于所述第一門限，且所述目標光纖采樣信號值大于 第二門限，則所述檢測通過。
[0098] 其中，所述采用雜波圖點檢測方式對所述目標光纖采樣信號進行檢測的步驟可包 括：
[0099]根據(jù)所述光信號的所有采樣光信號轉(zhuǎn)換得到光纖采樣信號生成雜波圖，并將所述 雜波圖按照對應(yīng)光纖不同位置劃分若干個雜波圖單元；
[0100] 利用所述目標光纖采樣信號所在的雜波圖單元的有限次回波輸入進行迭代，以得 到第三門限；
[0101] 例如，利用公式4對所述第一光纖采樣信號所在的雜波圖單元進行迭代更新，以得 到第三門限：
[0103]上式4中，$為所述第三門限，所述n+1為當前所述光信號的接收序號，所述k為所 述目標光纖采樣信號所在的雜波圖單元序號，qu為第k個雜波圖單元的第n-1次回波輸出 幅度值，《為遺忘因子。
[0104]比較所述目標光纖采樣信號值與所述第三門限，若所述第一光纖采樣信號值大于 所述第三門限，則所述檢測通過。
[0105] 其中，所述采用雜波圖面檢測方式對所述目標光纖采樣信號進行檢測的步驟可包 括：
[0106] 根據(jù)所述光信號的所有采樣光信號轉(zhuǎn)換得到光纖采樣信號生成雜波圖，并將所述 雜波圖按照對應(yīng)光纖不同位置劃分若干個雜波圖單元；
[0107] 以所述目標光纖采樣信號所在的雜波圖單元為中心，取單元數(shù)為MN的第一空間區(qū) 域，并在所述第一空間區(qū)域中取以目標光纖采樣信號所在的雜波圖單元為中心的第二空間 區(qū)域；
[0108] 由除所述第二空間區(qū)域外所述第一空間區(qū)域的剩余區(qū)域的信號強度計算得參考 強度值；
[0109]比較所述目標光纖采樣信號強度與所述參考強度值，若所述目標光纖采樣信號強 度大于所述參考強度值，則所述檢測通過。
[011 0] S63:若所述檢測通過，則將所述光纖采樣信號對應(yīng)的光纖位置確定為振源，且所 述振源類型為所述匹配的預(yù)設(shè)振動信號模型對應(yīng)的振源類型。
[0111] 例如，光纖信號與上例中的第一預(yù)設(shè)振動模型的特征匹配，且檢測通過，則該光纖 信號為振動信號，且判斷振源為行人經(jīng)過。處理終端計算出來該光纖信號對應(yīng)的光纖位置， 并還可向相關(guān)設(shè)備發(fā)送信息，以通知該光纖位置有行人經(jīng)過。
[0112] 第二種振源識別方式，包括以下步驟：
[0113] S71:處理終端將該光纖信號劃分為J幀子信號。
[0114] S72:提取每幀子信號的特征矢量組成數(shù)組1'[^ = {1'(0)，1'0)，-_，1'(1-1)}，并獲 取預(yù)設(shè)信號模型的特征矢量組成的數(shù)組R[I] = {R(〇)，R(i)，~，R(I-l)}。
[0115]其中，所述光纖振動信號的特征矢量與所述預(yù)設(shè)信號模型的特征矢量的提取方式 一致。
[0116] 例如，處理終端存儲有至少一個預(yù)設(shè)信號模型，每個該預(yù)設(shè)信號模型對應(yīng)包括一 種振源的光纖振動信號的多個特征矢量R(〇)，R(i)，…，R(I-l)，其中，i為該預(yù)設(shè)信號模型 的信號幀的時序標號，i = 〇為該預(yù)設(shè)信號模型的起點子信號幀，i = I-l為該預(yù)設(shè)信號模型 的終點子信號幀，因此I為該預(yù)設(shè)信號模型所包含的子信號的幀總數(shù)，R(i)為該預(yù)設(shè)信號模 型第i幀的子信號的特征矢量。處理終端提取第1幀子信號至第J幀子信號的特征矢量一一 依序?qū)?yīng)為T(0)，T(j)，…，T(J-1)，其中，j為該光纖振動信號的信號幀的時序標號，j = 0為 該光纖振動信號的起點子信號幀，j = J_l為該光纖振動信號的終點子信號幀，因此J為該光 纖振動信號所包含的子信號的幀總數(shù)，T(i)為個該光纖振動信號第j幀的子信號的特征矢 量。上述I和J均大于1，且兩者可相等或不相等，在此不作限定。
[0117] 值得注意的是，該處理終端提取子信號的特征矢量的方式與預(yù)設(shè)信號模型中的特 征矢量的提取方式是一致的，以保證下述兩者的準確對比。也即，預(yù)設(shè)信號模型和光纖振動 信號采用相同類型的特征矢量。
[0118] 其中，其提取方式可以為多種，例如為線性預(yù)測編碼（1 inear predictive coding，LPC)得到的能夠代表該子信號特征的參數(shù)，如LPC系數(shù)或倒譜系數(shù)。在另一實施例 中，所述提取每幀信號的特征矢量的步驟包括:將所述每幀子信號分別經(jīng)過LPC分析得到對 應(yīng)的倒譜系數(shù)，將所述每幀子信號的倒譜系數(shù)作為其特征矢量。
[0119] S73:確定所述特征矢量T (0)與所述特征矢量R(0)之間的距離g (R(0)，T(0))以及 參數(shù)M〇
[0120]其中，所述M與所述I和J之間的差正相關(guān)。例如，所述M=m+|l-j|，m為一設(shè)定常數(shù)。 在一應(yīng)用中，該m可設(shè)置為I或J的十分之一到三十分之一，且小于10。
[0121] 本實施例中，處理終端利用公式14計算得到特征矢量T(0)與所述特征矢量R(0)之 間的距離 g(R(〇)，T(0))。
[0122] g(R(0)，T(0))=2d(T(0)，R(0)) (14)
[0123] 其中，該d的定義請參閱步驟S74的公式16及其相關(guān)描述。
[0124] S74:處理終端根據(jù)所述距離g(R(0)，T(0))，順序計算所述數(shù)組T[J]每個特征矢量 T(j)分別與所述數(shù)組R[I]至少部分特征矢量R(i)之間的距離 8(1?(1)，1'(」）），直至計算得到 所述特征矢量T(J-1)與特征矢量R(I_1)之間的距離g(R(I_l)，T(J-1))。
[0125] 其中，所述g(R(i)，T(j))由g(R(i-l)，T(j))、g(R(i-l)，T(j-l))、或g(R(i)，T(j-l))計算得到。例如，處理終端利用公式15和公式16計算得到所述g(R(i)，T(j));
[0128]其中，所述特征矢量T(j)表示為（yi，…，yn)，所述特征矢量R(i)表示為（ X1，…， X n )。當然，在其他實施例中，該距離函數(shù)d也可采用歐氏距離，為
[0129] 其中，每個特征矢量T( j)對應(yīng)的所述部分特征矢量R( i)包括所述數(shù)組R[ I ]中的特 征矢量 R(max( j-M，0))至特征矢量 R(min( j+M，I-l))〇
[0130] 上述順序計算可表示為:按照數(shù)組T[J]的元素順序，計算每個特征矢量T(j)與同 一特征矢量R(i)的距離，且按照數(shù)組R[I]的元素順序，計算其特征矢量R(i)與同一特征矢 量T(j)的距離。如上述公式12,每個特征矢量T(j)與特征矢量R(i)的距離需依靠其之前特 征矢量之間的距離，故需要按照數(shù)組順序計算。
[0131] 其中，該S74可具體包括以下子步驟：
[0132] 根據(jù)所述距離g(R(0)，T(0))，順序計算所述數(shù)組T[J]每個特征矢量T(j)分別與所 述特征矢量R(〇)之間的距離g(R(〇)，T( j));
[0133] 順序計算所述數(shù)組T[J]每個特征矢量T(j)分別與所述數(shù)組R[I]至少部分特征矢 量R(i)之間的距離g(R(i)，T( j))。
[0134] 其中，當所述j = 0時，所述特征矢量T(0)對應(yīng)的所述部分特征矢量R(i)包括所述 數(shù)組R[ I]中的所有特征矢量，當所述j辛〇時，所述特征矢量T( j)對應(yīng)的所述部分特征矢量R (i)包括所述數(shù)組R[ I]中的特征矢量R(max( j-M, 1))至特征矢量R(min( j+M, 1-1))。
[0135] S75:計算所述距離g(R(I-l)，T(J-l))與所述I和所述J的和之間的比，以作為所述 光纖振動信號與所述預(yù)設(shè)信號模型的相似距離。
[0136] 例如，處理終端得到匹配至特征矢量R(I-l)和特征矢量T(J-l)的距離g(R(I_l)，T (J-1))后，根據(jù)公式17計算得到所述光纖振動信號與所述預(yù)設(shè)信號模型的相似距離s;
[0138] S76:若所述相似距離滿足設(shè)定條件，則處理終端將所述光纖振動信號的振源類型 確定為所述預(yù)設(shè)信號模型對應(yīng)的振源類型。
[0139] 該設(shè)定條件如為小于設(shè)定相似距離，或者為所有預(yù)設(shè)信號模型中的最小相似距 離。例如，處理終端存儲多個預(yù)設(shè)信號模型，處理終端多次執(zhí)行上述步驟S73-S75,得到每個 預(yù)設(shè)信號模型與該光纖振動模型的相似距離，將處理終端將光纖振動模型的振源類型分類 為相似距離最小的預(yù)設(shè)信號模型對應(yīng)的振源類型。當然，針對具體應(yīng)用的不同需求，該設(shè)定 條件還可以其他條件，在此不作具體限定。
[0140] 上述匹配方式根據(jù)相似度確定光纖振動信號的振源類型，實現(xiàn)了對光纖振動信號 的振源分類，且該分類方式能夠?qū)φ裨催M行準確分類，提高了振源識別的準確率，且處理終 端根據(jù)設(shè)定規(guī)則僅計算數(shù)組T[J]每個特征矢量T(j)與數(shù)組R[I]部分特征矢量R(i)之間的 距離，減少了運算量，提高了識別速度和效率，節(jié)省了處理終端的處理資源。
[0141] 參閱圖6,本發(fā)明光纖信號的濾波裝置一實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置包括：
[0142] 獲取模塊61，用于獲取光纖采樣信號，其中，所述光纖采樣信號由光纖反射的光信 號轉(zhuǎn)換得到；
[0143] 濾波模塊62,用于利用IIR數(shù)字濾波器對所述光纖采樣信號進行濾波，得到濾波后 的所述光纖采樣信號。
[0144] 可選的，濾波模塊62具體用于:獲取IIR數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù);根據(jù)所述系統(tǒng)函 數(shù)，將所述光纖采樣信號作為所述IIR數(shù)字濾波器的輸入信號進行濾波。
[0145] 可選地，濾波模塊62還用于采用模擬轉(zhuǎn)換法、零極點累試法或優(yōu)化設(shè)計法得到所 述IIR數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù)。
[0146] 可選地，獲取模塊61具體用于對光纖傳感器檢測得到的光纖模擬信號進行模數(shù)轉(zhuǎn) 換得到光纖數(shù)字信號;利用FPGA采集所述光纖數(shù)字信號得到所述光纖采樣信號。
[0147] 可選地，該濾波裝置還包括消噪模塊，用于利用SVD算法對光纖某一位置的多個光 纖采樣信號構(gòu)成的矩陣進行奇異值分解得到多個子矩陣;獲取奇異值最大的所述子矩陣， 并提取所述奇異值最大的子矩陣的每行元素以集合組成一維信號;對所述一維信號進行小 波消噪后作為所述光纖某一位置產(chǎn)生的光纖信號。
[0148] 可選地，該濾波裝置還包括識別模塊，用于判斷所述光纖采樣信號是否與預(yù)設(shè)振 動信號模型匹配;若匹配，則分析所述光纖采樣信號在時域和空域的平穩(wěn)特性;對應(yīng)所述光 纖采樣信號不同時域和空域的平穩(wěn)特性，采用不同的檢測方式對所述光纖采樣信號進行檢 測;若所述檢測通過，則將所述光纖采樣信號對應(yīng)的光纖位置確定為振源，且所述振源類型 為所述匹配的預(yù)設(shè)振動信號模型對應(yīng)的振源類型。
[0149] 可選地，該濾波裝置還包括識別模塊，用于將該光纖采樣信號劃分為J幀子信號； 提取每幀子信號的特征矢量組成數(shù)組!'[^ = {1(0)，1'0)，一，1'(1-1)}，并獲取預(yù)設(shè)信號模 型的特征矢量組成的數(shù)組舡1] = {以〇)，以1)，一，1?(1-1)};確定所述特征矢量1'(0)與所述 特征矢量R(〇)之間的距離g(R(〇)，T(0))以及參數(shù)M;根據(jù)所述距離g(R(0)，T(0))，順序計算 所述數(shù)組T[J]每個特征矢量T(j)分別與所述數(shù)組R[I]至少部分特征矢量R(i)之間的距離g (R(i)，T(j))，直至計算得到所述特征矢量T(J-l)與特征矢量R(I-l)之間的距離g(R(I-l)， 1'(了-1))，其中，所述 8(以1)，1'(]_))由8(以卜1)，1'(]_))^(1?(卜1)，1'(]_-1))、或 8(1?(1)，1'(」-1))計算得到;計算所述距離g(R(I-l)，T(J-l))與所述I和所述J的和之間的比，以作為所述 光纖振動信號與所述預(yù)設(shè)信號模型的相似距離;若所述相似距離滿足設(shè)定條件，則將所述 光纖振動信號的振源類型確定為所述預(yù)設(shè)信號模型對應(yīng)的振源類型。
[0150] 其中，該處理終端的上述模塊分別用于執(zhí)行上述方法實施例中的相應(yīng)步驟，具體 執(zhí)行過程如上方法實施例說明，在此不作贅述。
[0151] 參閱圖7,本發(fā)明光纖信號的濾波裝置另一實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置70包括 處理器71、存儲器72、接收器73及總線74。其中，處理器71、存儲器72、接收器73均可以是一 個或多個，圖7中僅以一個為例。
[0152] 接收器73用于接收外部設(shè)備發(fā)送的信息。例如，接收光纖傳感器檢測得到的光纖 信號。
[0153] 存儲器72用于存儲計算機程序，并向處理器71提供所述計算機程序，且可存儲處 理器71處理的數(shù)據(jù)，例如接收器73接收到的光纖信號燈。其中，存儲器72可以包括只讀存儲 器、隨機存取存儲器和非易失性隨機存取存儲器(NVRAM)中的至少一種。
[0154] 存儲器72存儲的計算機程序包括如下的元素，可執(zhí)行模塊或者數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，或者它 們的子集，或者它們的擴展集：
[0155] 操作指令:包括各種操作指令，用于實現(xiàn)各種操作。
[0156] 操作系統(tǒng):包括各種系統(tǒng)程序，用于實現(xiàn)各種基礎(chǔ)業(yè)務(wù)以及處理基于硬件的任務(wù)。
[0157] 在本發(fā)明實施例中，處理器71通過調(diào)用存儲器72存儲的操作指令(該操作指令可 存儲在操作系統(tǒng)中），用于：
[0158] 通過接收器73接收光纖傳感器檢測得到的光纖采樣信號，其中，所述光纖采樣信 號由光纖反射的光信號轉(zhuǎn)換得到；
[0159] 對所述光纖采樣信號進行IIR數(shù)字濾波，得到濾波后的所述光纖采樣信號。
[0160]可選地，處理器71執(zhí)行對所述光纖采樣信號進行IIR數(shù)字濾波包括:獲取IIR數(shù)字 濾波器的系統(tǒng)函數(shù);根據(jù)所述系統(tǒng)函數(shù)，將所述光纖采樣信號作為所述IIR數(shù)字濾波器的輸 入信號進行濾波。
[0161] 可選地，處理器71執(zhí)行所述獲取IIR數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù)的步驟包括:采用模擬 轉(zhuǎn)換法、零極點累試法或優(yōu)化設(shè)計法得到所述IIR數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù)。
[0162] 可選地，處理器71還用于：對光纖傳感器檢測得到的光纖模擬信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換 得到光纖數(shù)字信號;利用FPGA采集所述光纖數(shù)字信號得到所述光纖采樣信號。
[0163] 可選地，處理器71還用于:利用SVD算法對光纖某一位置的多個光纖采樣信號構(gòu)成 的矩陣進行奇異值分解得到多個子矩陣;獲取奇異值最大的所述子矩陣，并提取所述奇異 值最大的子矩陣的每行元素以集合組成一維信號;對所述一維信號進行小波消噪后作為所 述光纖某一位置產(chǎn)生的光纖信號。
[0164] 可選地，處理器71還用于:判斷所述光纖采樣信號是否與預(yù)設(shè)振動信號模型匹配； 若匹配，則分析所述光纖采樣信號在時域和空域的平穩(wěn)特性;對應(yīng)所述光纖采樣信號不同 時域和空域的平穩(wěn)特性，采用不同的檢測方式對所述光纖采樣信號進行檢測;若所述檢測 通過，則將所述光纖采樣信號對應(yīng)的光纖位置確定為振源，且所述振源類型為所述匹配的 預(yù)設(shè)振動信號模型對應(yīng)的振源類型。
[0165] 可選地，處理器71還用于:將該光纖采樣信號劃分為J幀子信號；提取每幀子信號 的特征矢量組成數(shù)組!'[^ = {1(0)，1'0)，一，1'(1-1)}，并獲取預(yù)設(shè)信號模型的特征矢量組 成的數(shù)組R[I] = {R(0)，R(i)，…，R(I-1)};確定所述特征矢量T(0)與所述特征矢量R(0)之 間的距離g(R(〇)，T(0))以及參數(shù)M;根據(jù)所述距離g(R(0)，T(0))，順序計算所述數(shù)組T[J]每 個特征矢量T(j)分別與所述數(shù)組R[I]至少部分特征矢量R(i)之間的距離g(R(i)，T(j))，直 至計算得到所述特征矢量T(J~1)與特征矢量R(I -1)之間的距尚g(shù)(R(I-l)，T(J-1))，其中， 所述區(qū)(以1)，1'(」_))由 8(1?(卜1)，1'(」_))4(1?(1-1)，1'(」_-1))、或8(1?(1)，1'(」_-1))計算得到;計 算所述距離g(R(I-l)，T(J-l))與所述I和所述J的和之間的比，以作為所述光纖振動信號與 所述預(yù)設(shè)信號模型的相似距離;若所述相似距離滿足設(shè)定條件，則將所述光纖振動信號的 振源類型確定為所述預(yù)設(shè)信號模型對應(yīng)的振源類型。
[0166] 上述處理器71還可以稱為CPU(Central Processing Unit，中央處理單元）。具體 的應(yīng)用中，終端的各個組件通過總線74耦合在一起，其中總線74除包括數(shù)據(jù)總線之外，還可 以包括電源總線、控制總線和狀態(tài)信號總線等。但是為了清楚說明起見，在圖中將各種總線 都標為總線74。
[0167] 上述本發(fā)明實施方式揭示的方法也可以應(yīng)用于處理器71中，或者由處理器71實 現(xiàn)。處理器71可能是一種集成電路芯片，具有信號的處理能力。在實現(xiàn)過程中，上述方法的 各步驟可以通過處理器71中的硬件的集成邏輯電路或者軟件形式的指令完成。上述的處理 器71可以是通用處理器、數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)成可編程門陣列 (FPGA)或者其他可編程邏輯器件、分立門或者晶體管邏輯器件、分立硬件組件?？梢詫崿F(xiàn)或 者執(zhí)行本發(fā)明實施例中的公開的各方法、步驟及邏輯框圖。通用處理器可以是微處理器或 者該處理器也可以是任何常規(guī)的處理器等。結(jié)合本發(fā)明實施例所公開的方法的步驟可以直 接體現(xiàn)為硬件譯碼處理器執(zhí)行完成，或者用譯碼處理器中的硬件及軟件模塊組合執(zhí)行完 成。軟件模塊可以位于隨機存儲器，閃存、只讀存儲器，可編程只讀存儲器或者電可擦寫可 編程存儲器、寄存器等本領(lǐng)域成熟的存儲介質(zhì)中。該存儲介質(zhì)位于存儲器72,處理器71讀取 相應(yīng)存儲器中的信息，結(jié)合其硬件完成上述方法的步驟。
[0168] 上述方案中，處理終端采用IIR數(shù)字濾波器對光纖采樣信號進行實時濾波，從而降 低信號處理的數(shù)據(jù)量，且有效濾除光纖采樣信號中的一些干擾數(shù)據(jù)，故可提高光纖環(huán)境狀 況識別的準確性。
[0169] 在本發(fā)明所提供的幾個實施方式中，應(yīng)該理解到，所揭露的方法以及裝置，可以通 過其它的方式實現(xiàn)。例如，以上所描述的裝置實施方式僅僅是示意性的，例如，所述模塊或 單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現(xiàn)時可以有另外的劃分方式，例如多個單元 或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。
[0170]所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯 示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個 網(wǎng)絡(luò)單元上。可以根據(jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現(xiàn)本實施方式方案的 目的。
[0171]另外，在本發(fā)明各個實施方式中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可 以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的 單元既可以采用硬件的形式實現(xiàn)，也可以采用軟件功能單元的形式實現(xiàn)。
[0172]上述其他實施方式中的集成的單元如果以軟件功能單元的形式實現(xiàn)并作為獨立 的產(chǎn)品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質(zhì)中?；谶@樣的理解，本發(fā)明 的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻的部分或者該技術(shù)方案的全部或部分可以 以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計算機軟件產(chǎn)品存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用 以使得一臺計算機設(shè)備（可以是個人計算機，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等）或處理器 (processor)執(zhí)行本發(fā)明各個實施方式所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包 括：U盤、移動硬盤、只讀存儲器（R0M，Read_0nly Memory)、隨機存取存儲器（RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。
【主權(quán)項】
1. 一種光纖信號的濾波方法，其特征在于，包括： 處理終端獲取光纖采樣信號，其中，所述光纖采樣信號由光纖反射的光信號轉(zhuǎn)換得到； 利用IIR數(shù)字濾波器對所述光纖采樣信號進行濾波，得到濾波后的所述光纖采樣信號。2. 如權(quán)利要求1所述的濾波方法，其特征在于，所述利用IIR數(shù)字濾波器對所述光纖采 樣信號進行濾波的步驟包括： 獲取Π R數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù)； 根據(jù)所述系統(tǒng)函數(shù)，將所述光纖采樣信號作為所述IIR數(shù)字濾波器的輸入信號進行濾 波。3. 如權(quán)利要求2所述的濾波方法，其特征在于，所述獲取IIR數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù)的 步驟包括： 采用模擬轉(zhuǎn)換法、零極點累試法或優(yōu)化設(shè)計法得到所述IIR數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù)。4. 如權(quán)利要求1所述的濾波方法，其特征在于，所述獲取光纖采樣信號的步驟包括： 對光纖傳感器檢測得到的光纖模擬信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到光纖數(shù)字信號； 利用高速數(shù)據(jù)采集卡FPGA采集所述光纖數(shù)字信號得到所述光纖采樣信號。5. 如權(quán)利要求1至4任一項所述的濾波方法，其特征在于，還包括： 利用奇異值分解SVD算法對光纖某一位置的多個光纖采樣信號構(gòu)成的矩陣進行奇異值 分解得到多個子矩陣； 獲取奇異值最大的所述子矩陣，并提取所述奇異值最大的子矩陣的每行元素以集合組 成一維信號； 對所述一維信號進行小波消噪后作為所述光纖某一位置產(chǎn)生的光纖信號。6. 如權(quán)利要求1至4任一項所述的濾波方法，其特征在于，所述利用IIR數(shù)字濾波器對所 述光纖采樣信號進行濾波，得到濾波后的所述光纖采樣信號的步驟之后，還包括： 判斷所述光纖采樣信號是否與預(yù)設(shè)振動信號模型匹配； 若匹配，則分析所述光纖采樣信號在時域和空域的平穩(wěn)特性； 對應(yīng)所述光纖采樣信號不同時域和空域的平穩(wěn)特性，采用不同的檢測方式對所述光纖 采樣信號進行檢測； 若所述檢測通過，則將所述光纖采樣信號對應(yīng)的光纖位置確定為振源，且所述振源類 型為所述匹配的預(yù)設(shè)振動信號模型對應(yīng)的振源類型。7. 如權(quán)利要求1至4任一項所述的濾波方法，其特征在于，所述利用IIR數(shù)字濾波器對所 述光纖采樣信號進行濾波，得到濾波后的所述光纖采樣信號的步驟之后，還包括： 將該光纖采樣信號劃分為J幀子信號； 提取每幀子信號的特征矢量組成數(shù)組T[J] = {T(0)，T(j)，-_，T(J_l)}，并獲取預(yù)設(shè)信 號模型的特征矢量組成的數(shù)組R[I] = {R(〇)，R(i)，-_，R(I_l)}; 確定所述特征矢量T(0)與所述特征矢量R(0)之間的距離g(R(0)，T(0))以及參數(shù)Μ; 根據(jù)所述距離g(R(〇)，T(0))，順序計算所述數(shù)組T[J]每個特征矢量T(j)分別與所述數(shù) 組R[I]至少部分特征矢量R(i)之間的距離g(R(i)，T(j))，直至計算得到所述特征矢量T(J-1)與特征矢量R(I-l)之間的距離8(1?(1-1)，1(1-1))，其中，所述8(1?(1)，1'(」））由8(1?(卜1)， 1'(」_))^(1?(卜1)，1'(」-1))、或8(1?(1)，1'(」-1))計算得到； 計算所述距離g(R(I-l)，T(J-l))與所述I和所述J的和之間的比，以作為所述光纖振動 信號與所述預(yù)設(shè)信號模型的相似距離； 若所述相似距離滿足設(shè)定條件，則將所述光纖振動信號的振源類型確定為所述預(yù)設(shè)信 號模型對應(yīng)的振源類型。8. -種光纖信號的濾波裝置，其特征在于，包括： 獲取模塊，用于獲取光纖采樣信號，其中，所述光纖采樣信號由光纖反射的光信號轉(zhuǎn)換 得到； 濾波模塊，用于利用IIR數(shù)字濾波器對所述光纖采樣信號進行濾波，得到濾波后的所述 光纖米樣信號。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述濾波模塊具體用于:獲取IIR數(shù)字濾波 器的系統(tǒng)函數(shù);根據(jù)所述系統(tǒng)函數(shù)，將所述光纖采樣信號作為所述IIR數(shù)字濾波器的輸入信 號進行濾波。10. -種光纖傳感系統(tǒng)，其特征在于，包括光纖傳感器及處理終端； 所述光纖傳感器用于在一端發(fā)出第一光信號，并從所述一端接收由所述第一光信號反 射得到的第二光信號； 所述處理終端用于對所述第二光信號對應(yīng)的光纖電信號進行IIR數(shù)字濾波，其中，所述 處理終端包括權(quán)利要求8或9所述的光纖信號的濾波裝置，以對所述光纖電信號進行IIR數(shù) 字濾波。
【文檔編號】G01D5/36GK106052728SQ201610457728
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月22日
【發(fā)明人】劉博宇, 曹文慧, 宋善德, 劉本剛, 李建彬, 魏照
【申請人】深圳艾瑞斯通技術(shù)有限公司