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基于多分类高斯SVM的光纤信号的模式识别方法
1
作者
吴明埝
沈一春
+5 位作者
陈青青
王道根
李松林
谢书鸿
尹建华
徐拥军
《激光技术》
北大核心
2025年第1期128-134,共7页
为了有效提升光纤信号识别精度,采用了一种基于多分类的高斯支持向量机(SVM)的信号事件类型判别方法,先通过汉宁窗卷积的方法以及95%能量的原则来识别事件发生始末段信息,再从时域、频域以及尺度域等角度出发,对归一化后的多种特征参数...
为了有效提升光纤信号识别精度,采用了一种基于多分类的高斯支持向量机(SVM)的信号事件类型判别方法,先通过汉宁窗卷积的方法以及95%能量的原则来识别事件发生始末段信息,再从时域、频域以及尺度域等角度出发,对归一化后的多种特征参数的均值与离散性进行分析,并选取合适的主要特征参数,最后采用基于多分类高斯SVM算法对3组不同事件类型进行了分类识别,通过理论分析和实验验证,取得了不同类型光纤事件信号的数据。结果表明,对30组实验数据的事件类型进行模式识别,正确率在96%以上。该方法流程满足了光纤传感的事件信号高精度识别要求,对光纤传感器应用具有较重要的参考价值。
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关键词
传感器技术
多分类高斯支持向量机
模式识别
事件信号
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职称材料
基于布里渊效应的海缆埋深监测技术研究(特邀)
2
作者
吴坤
吴明埝
+4 位作者
陈青青
吴正明
谢书鸿
王道根
李松林
《光通信研究》
北大核心
2025年第4期58-64,共7页
【目的】传统依赖外部设备离散式测量海缆埋深的模式,存在监测成本高昂、空间覆盖离散和时效性滞后,难以实时获取海缆线路埋深状态的痛点,以及基于热传导方程的物理建模方法受限于海底多相介质耦合传热的难题,文章旨在开发一种基于布里...
【目的】传统依赖外部设备离散式测量海缆埋深的模式,存在监测成本高昂、空间覆盖离散和时效性滞后,难以实时获取海缆线路埋深状态的痛点,以及基于热传导方程的物理建模方法受限于海底多相介质耦合传热的难题,文章旨在开发一种基于布里渊光时域分析(BOTDA)的海底电缆埋深分析与计算方法,以实现更高效和便捷的海缆埋深状态监测。【方法】文章提出了一种融合BOTDA与反向传播神经网络(BPNN)的智能化监测方法,研究将海底电缆内置通信光纤重构为分布式温度传感器阵列,结合机器学习技术突破传统技术框架。利用BOTDA设备采集24 km海缆的布里渊散射中心频率偏移量数据,经频移-温度/应变耦合方程转换获得全线路温度分布数据并建立标准化数据集,以此构建一个BPNN模型,通过机器学习自动挖掘温度分布特征以实现海缆温度与埋深状态之间的映射关系。该模型以实测温度数据作为输入,通过现场实验和历史数据校准模型参数,经过训练和优化后,输出预测的埋深状态。【结果】文章所提BPNN模型能够有效捕捉海底电缆温度变化与埋深之间的非线性关系,获取线路海缆的埋深状态随距离变化的关系,以此来实现海缆埋深状态的预测。【结论】研究表明,基于分布式光纤温度应变传感技术和BPNN的埋深测量方法可以实现海底电缆埋深状态的精准监测,其中检测的准确率可达97%。
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关键词
分布式光纤温度应变传感
布里渊光时域分析
海缆埋深
非线性关系
反向传播神经网络
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职称材料
分布式声学传感在海缆锚害监测中的应用(特邀)
3
作者
张鸿
吴明埝
+5 位作者
王道根
穆章健
谢书鸿
吴正明
李松林
陈青青
《光通信研究》
北大核心
2025年第4期65-70,共6页
【目的】文章提供了一种使用光纤和分布式声学传感(DAS)技术来监测海缆锚害事件的算法,用于在缺乏数据的场景中基于特征阈值识别锚害事件,避免了高成本的锚害数据获取,同时增强了算法的广泛适用性。【方法】文章所提算法基于锚害事件的...
【目的】文章提供了一种使用光纤和分布式声学传感(DAS)技术来监测海缆锚害事件的算法,用于在缺乏数据的场景中基于特征阈值识别锚害事件,避免了高成本的锚害数据获取,同时增强了算法的广泛适用性。【方法】文章所提算法基于锚害事件的高强度、长距离和长时间作用特性,采用DAS测量海缆光纤得到的二维时空振动数据,基于平均功率特征掩模得到事件数据的轮廓,并计算轮廓面积和锚害置信度用于过滤轮廓,然后在等间隔时间段上计算轮廓形态学特征曲线,通过形态学特征曲线的强度和时间分布来识别锚害入侵事件。【结果】锚害模拟实验结果表明,文章所提算法计算出的形态学特征曲线在正常干扰和模拟锚害事件中差别明显,不同特征曲线的组合计算值可区分出事件轮廓的缺陷等特点,通过设定形态学特征阈值可快速识别出锚害事件。在模拟的1组锚害数据和两组非锚害数据中,算法通过对特征曲线强度和持续时间的过滤以及基于特征曲线的轮廓缺陷排查,成功识别出了锚害数据。【结论】文章所提海缆锚害监测算法在实现时主要采用OpenCV计算机视觉计算框架,计算速度快,准确率高,能满足海缆锚害监测的实时监测要求。形态学特征曲线在算法中能很好地表现出事件轮廓在时间上的分布情况,作为锚害算法的核心特征,扩展了形态学特征的应用场景,具有较高的应用价值。
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关键词
海底电缆
锚害监测
分布式声学传感
形态学特征曲线
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职称材料
题名
基于多分类高斯SVM的光纤信号的模式识别方法
1
作者
吴明埝
沈一春
陈青青
王道根
李松林
谢书鸿
尹建华
徐拥军
机构
中天电力光缆有限公司
江苏
中天
科技股份
有限公司
出处
《激光技术》
北大核心
2025年第1期128-134,共7页
基金
江苏省科技项目产业前瞻与关键核心技术基金资助项目(BE2022130)。
文摘
为了有效提升光纤信号识别精度,采用了一种基于多分类的高斯支持向量机(SVM)的信号事件类型判别方法,先通过汉宁窗卷积的方法以及95%能量的原则来识别事件发生始末段信息,再从时域、频域以及尺度域等角度出发,对归一化后的多种特征参数的均值与离散性进行分析,并选取合适的主要特征参数,最后采用基于多分类高斯SVM算法对3组不同事件类型进行了分类识别,通过理论分析和实验验证,取得了不同类型光纤事件信号的数据。结果表明,对30组实验数据的事件类型进行模式识别,正确率在96%以上。该方法流程满足了光纤传感的事件信号高精度识别要求,对光纤传感器应用具有较重要的参考价值。
关键词
传感器技术
多分类高斯支持向量机
模式识别
事件信号
Keywords
sensor technique
multi-classification Gaussian support vector machine
pattern recognition
event occurrence
分类号
TP212.14 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
基于布里渊效应的海缆埋深监测技术研究(特邀)
2
作者
吴坤
吴明埝
陈青青
吴正明
谢书鸿
王道根
李松林
机构
中天电力光缆有限公司
江苏
中天
科技股份
有限公司
出处
《光通信研究》
北大核心
2025年第4期58-64,共7页
基金
江苏省科技项目产业前瞻与关键核心技术资助项目(BE2022130)。
文摘
【目的】传统依赖外部设备离散式测量海缆埋深的模式,存在监测成本高昂、空间覆盖离散和时效性滞后,难以实时获取海缆线路埋深状态的痛点,以及基于热传导方程的物理建模方法受限于海底多相介质耦合传热的难题,文章旨在开发一种基于布里渊光时域分析(BOTDA)的海底电缆埋深分析与计算方法,以实现更高效和便捷的海缆埋深状态监测。【方法】文章提出了一种融合BOTDA与反向传播神经网络(BPNN)的智能化监测方法,研究将海底电缆内置通信光纤重构为分布式温度传感器阵列,结合机器学习技术突破传统技术框架。利用BOTDA设备采集24 km海缆的布里渊散射中心频率偏移量数据,经频移-温度/应变耦合方程转换获得全线路温度分布数据并建立标准化数据集,以此构建一个BPNN模型,通过机器学习自动挖掘温度分布特征以实现海缆温度与埋深状态之间的映射关系。该模型以实测温度数据作为输入,通过现场实验和历史数据校准模型参数,经过训练和优化后,输出预测的埋深状态。【结果】文章所提BPNN模型能够有效捕捉海底电缆温度变化与埋深之间的非线性关系,获取线路海缆的埋深状态随距离变化的关系,以此来实现海缆埋深状态的预测。【结论】研究表明,基于分布式光纤温度应变传感技术和BPNN的埋深测量方法可以实现海底电缆埋深状态的精准监测,其中检测的准确率可达97%。
关键词
分布式光纤温度应变传感
布里渊光时域分析
海缆埋深
非线性关系
反向传播神经网络
Keywords
distributed fiber optic temperature strain sensing
BOTDA
submarine cable buried depth
nonlinear relation
BPNN
分类号
TN929 [电子电信—通信与信息系统]
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职称材料
题名
分布式声学传感在海缆锚害监测中的应用(特邀)
3
作者
张鸿
吴明埝
王道根
穆章健
谢书鸿
吴正明
李松林
陈青青
机构
中天电力光缆有限公司
江苏
中天
科技股份
有限公司
出处
《光通信研究》
北大核心
2025年第4期65-70,共6页
基金
江苏省科技项目产业前瞻与关键核心技术资助项目(BE2022130)。
文摘
【目的】文章提供了一种使用光纤和分布式声学传感(DAS)技术来监测海缆锚害事件的算法,用于在缺乏数据的场景中基于特征阈值识别锚害事件,避免了高成本的锚害数据获取,同时增强了算法的广泛适用性。【方法】文章所提算法基于锚害事件的高强度、长距离和长时间作用特性,采用DAS测量海缆光纤得到的二维时空振动数据,基于平均功率特征掩模得到事件数据的轮廓,并计算轮廓面积和锚害置信度用于过滤轮廓,然后在等间隔时间段上计算轮廓形态学特征曲线,通过形态学特征曲线的强度和时间分布来识别锚害入侵事件。【结果】锚害模拟实验结果表明,文章所提算法计算出的形态学特征曲线在正常干扰和模拟锚害事件中差别明显,不同特征曲线的组合计算值可区分出事件轮廓的缺陷等特点,通过设定形态学特征阈值可快速识别出锚害事件。在模拟的1组锚害数据和两组非锚害数据中,算法通过对特征曲线强度和持续时间的过滤以及基于特征曲线的轮廓缺陷排查,成功识别出了锚害数据。【结论】文章所提海缆锚害监测算法在实现时主要采用OpenCV计算机视觉计算框架,计算速度快,准确率高,能满足海缆锚害监测的实时监测要求。形态学特征曲线在算法中能很好地表现出事件轮廓在时间上的分布情况,作为锚害算法的核心特征,扩展了形态学特征的应用场景,具有较高的应用价值。
关键词
海底电缆
锚害监测
分布式声学传感
形态学特征曲线
Keywords
submarine cable
anchor damage monitoring
DAS
morphological feature curve
分类号
P716 [天文地球—海洋科学]
TP212 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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题名
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发文年
被引量
操作
1
基于多分类高斯SVM的光纤信号的模式识别方法
吴明埝
沈一春
陈青青
王道根
李松林
谢书鸿
尹建华
徐拥军
《激光技术》
北大核心
2025
0
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职称材料
2
基于布里渊效应的海缆埋深监测技术研究(特邀)
吴坤
吴明埝
陈青青
吴正明
谢书鸿
王道根
李松林
《光通信研究》
北大核心
2025
0
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职称材料
3
分布式声学传感在海缆锚害监测中的应用(特邀)
张鸿
吴明埝
王道根
穆章健
谢书鸿
吴正明
李松林
陈青青
《光通信研究》
北大核心
2025
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