本發(fā)明涉及振動信號的識別，尤其涉及一種基于二維矩陣特征識別的振動信號識別算法。
背景技術(shù)：
隨著社會經(jīng)濟和科技的發(fā)展，人們的安防意識逐步提高，尤其是針對油庫、國防、各種化工廠、燃料庫、核電站、碼頭等關(guān)系到國民安全的重要領(lǐng)域，隨之而來的安防監(jiān)測設(shè)施層出不窮。
相較于傳統(tǒng)的安防監(jiān)測方式，如人工監(jiān)測、紅外對射、電子圍欄等眾多安防入侵系統(tǒng)，干涉型光纖周界安防系統(tǒng)具有耐高溫高壓、抗電磁干擾、監(jiān)測區(qū)域大、無漏報、誤報 率低等優(yōu)勢，適用于易燃、易爆及潮濕等惡劣環(huán)境。干涉型光纖周界安防系統(tǒng)是基于光干涉相位調(diào)制技術(shù)，將光纖作為傳輸傳感二合一的器件，通過直接接觸或承載物如覆土、鋼絲網(wǎng)、圍欄等接觸方式，置于待測環(huán)境中，當(dāng)受到外界振動時，由于光纖的應(yīng)變效應(yīng)和光彈效應(yīng)，傳感光纖受到振動信號作用導(dǎo)致光纖自身長度、直徑和折射率發(fā)生變化，而使光纖中傳輸?shù)墓庀辔话l(fā)生變化，通過檢測光纖中光波相位的變化可知響應(yīng)的振動情況。
而傳統(tǒng)的識別算法會存在信號識別的問題，尤其是環(huán)境惡劣、干擾較多的條件下，很難精確識別人為入侵，為此，我們提出一種基于二維矩陣特征識別的振動信號識別算法，以解決上述背景技術(shù)中提到的問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點，而提出的一種基于二維矩陣特征識別的振動信號識別算法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：
一種基于二維矩陣特征識別的振動信號識別算法，該算法包括以下步驟：
S1、數(shù)據(jù)采集特征值計算均值包絡(luò)線信號檢測剩余量計算信號的設(shè)定信號的判別，從數(shù)據(jù)采集端讀取光纖振動傳感器所采集的數(shù)據(jù)，并進行歸一化處理成電信號S（t）；
S2、特征值計算，找出S（t）中局部極大值和局部極小值，并利用二維矩陣中三重特征值的算法算出特征值；
S3、均值包絡(luò)線，將S2中的特征值進行平均，等到均值包絡(luò)線M（t）；
S4、將原始信號S（t）與均值包絡(luò)線相減，得到一個分量H1（t）；
S5、信號檢測，檢查分量H（t）是否符合IMF條件，如果不符合，則回到步驟S1，并將H（t）當(dāng)作原始信號進行第二次篩選，得到H2（t），重復(fù)篩選N次，直到HN（t）符合IMF條件，即得到一個IMF分量C1（t），即C1（t）=HN（t）；
S6、剩余量計算，將原始信號S（t）減去C1（t，得到剩余量M1（t），然后將M1（t）作為新的信號重復(fù)執(zhí)行以上步驟N次，得到剩余量M1（t）、M2（t）……MN（t），直到MN（t）為單調(diào)函數(shù)時完成計算；
S7、信號的設(shè)定，預(yù)先在識別端設(shè)定一個穩(wěn)定信號頻率范圍，不在這個范圍內(nèi)的信號則為危險信號，并設(shè)置報警裝置；
S8、信號的判別，利用數(shù)學(xué)建模建立多特征值得聯(lián)合：A=b1*A1+b2*A2+……bN*AN,其中A為更具不同信號判斷出的信號種類，bN為AN的的貢獻(xiàn)率；
S9、信號的對比，將不同的信號種類A與預(yù)設(shè)的信號做對比，若在預(yù)設(shè)信號頻率范圍內(nèi)，則判斷為正常，若不在設(shè)定的信號頻率范圍內(nèi)，則進行報警提醒。
優(yōu)選的，在S1中光纖振動傳感器所采集的數(shù)據(jù)頻率設(shè)置在50-200Hz。
優(yōu)選的，在S1中歸一化處理利用的是IMF技術(shù)，且剩余量的計算采用經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解。
優(yōu)選的，在S7中，信號的設(shè)定可以更具季節(jié)以及氣候的變換來進行調(diào)整改變。
本發(fā)明提供的一種基于二維矩陣特征識別的振動信號識別算法，通過將分布式信號先歸一化成電信號，并將信號利用二維矩陣計算出特征值，再進行經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解，該組合過程降低了外界環(huán)境的干擾，增強信號識別，增加了對原始信號模態(tài)分解處理，增加了判斷的準(zhǔn)確性，同時采用多特征值的檢測方式，可消除某一特定特征出現(xiàn)偶然性引起誤報的可能，能夠準(zhǔn)確無誤實現(xiàn)入侵報警，本發(fā)明算法簡單，處理便捷，判斷準(zhǔn)確，使用安全。
具體實施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
一種基于二維矩陣特征識別的振動信號識別算法，該算法包括以下步驟：
S1、數(shù)據(jù)采集特征值計算均值包絡(luò)線信號檢測剩余量計算信號的設(shè)定信號的判別，從數(shù)據(jù)采集端讀取光纖振動傳感器所采集的數(shù)據(jù)，并進行歸一化處理成電信號S（t）；
S2、特征值計算，找出S（t）中局部極大值和局部極小值，并利用二維矩陣中三重特征值的算法算出特征值；
S3、均值包絡(luò)線，將S2中的特征值進行平均，等到均值包絡(luò)線M（t）；
S4、將原始信號S（t）與均值包絡(luò)線相減，得到一個分量H1（t）；
S5、信號檢測，檢查分量H（t）是否符合IMF條件，如果不符合，則回到步驟S1，并將H（t）當(dāng)作原始信號進行第二次篩選，得到H2（t），重復(fù)篩選N次，直到HN（t）符合IMF條件，即得到一個IMF分量C1（t），即C1（t）=HN（t）；
S6、剩余量計算，將原始信號S（t）減去C1（t，得到剩余量M1（t），然后將M1（t）作為新的信號重復(fù)執(zhí)行以上步驟N次，得到剩余量M1（t）、M2（t）……MN（t），直到MN（t）為單調(diào)函數(shù)時完成計算；
S7、信號的設(shè)定，預(yù)先在識別端設(shè)定一個穩(wěn)定信號頻率范圍，不在這個范圍內(nèi)的信號則為危險信號，并設(shè)置報警裝置；
S8、信號的判別，利用數(shù)學(xué)建模建立多特征值得聯(lián)合：A=b1*A1+b2*A2+……bN*AN,其中A為更具不同信號判斷出的信號種類，bN為AN的的貢獻(xiàn)率；
S9、信號的對比，將不同的信號種類A與預(yù)設(shè)的信號做對比，若在預(yù)設(shè)信號頻率范圍內(nèi)，則判斷為正常，若不在設(shè)定的信號頻率范圍內(nèi)，則進行報警提醒。
所述的S1中光纖振動傳感器所采集的數(shù)據(jù)頻率設(shè)置在50-200Hz。
所述的S1中歸一化處理利用的是IMF技術(shù)，且剩余量的計算采用經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解。
所述的S7中，信號的設(shè)定可以更具季節(jié)以及氣候的變換來進行調(diào)整改變。
本發(fā)明提供的一種基于二維矩陣特征識別的振動信號識別算法，通過將分布式信號先歸一化成電信號，并將信號利用二維矩陣計算出特征值，再進行經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解，該組合過程降低了外界環(huán)境的干擾，增強信號識別，增加了對原始信號模態(tài)分解處理，增加了判斷的準(zhǔn)確性，同時采用多特征值的檢測方式，可消除某一特定特征出現(xiàn)偶然性引起誤報的可能，能夠準(zhǔn)確無誤實現(xiàn)入侵報警，本發(fā)明算法簡單，處理便捷，判斷準(zhǔn)確，使用安全。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。