[发明专利]一种基于相位敏感光时域反射计的铁轨异物入侵监测方法

摘要

本发明提出了一种基于相位敏感光纤传感技术(Φ‑OTDR)的铁轨异物入侵监测方法。该方法采用Φ‑OTDR采集铁轨一段时间内的原始信号，对原始信号进行滤波处理、短时傅里叶变换和自回归模型谱估计处理；通过提取和分析信号的频率特征，来判定监测铁轨路段上任意位置点是否有事件发生，通过对该位置点前后位置点是否有事件的判断来区分正常列车行驶和异物入侵事件。该方法仅使用现有轨旁光缆，无需额外的施工工作量，具有安装简单、维护成本低、抗干扰能力强，可实现大范围分布式检测等诸多优点，对于铁路系统安全运行和防灾安全监测具有重要的潜在应用价值。

主权项

一种基于相位敏感光时域反射计的铁轨异物入侵监测方法，其特征在于具有以下步骤：1)通过相位敏感光时域反射计系统获得一段时间内铁轨沿线原始散射光信号；2)对原始散射光信号进行抽取，获得任意位置点在一段时间内原始散射光信号；3)对一段时间内的原始散射光信号进行滤波去噪处理；4)对滤波后信号进行短时傅里叶变换；5)对滤波后信号进行自回归模型的功率谱估计；6)重复上述1)‑5)步骤，通过发射探测脉冲光到接收到散射光的时间延迟和公式：s＝c*t/2n来确定反射散射光的具体位置，其中s为相应位置点的距离，t为时间延迟；c是激光在真空中传输时的速度，n为光纤的固有折射率；通过一段时间内的连续采集，获得任意位置点一段时间内连续的原始散射光信号；然后对任意位置点及其前后位置点原始信号的低通滤波、短时傅里叶变换和现代谱估计中的自回归模型(AR)方法处理，通过分析处理后信号的频率特征，来判断一段时间内该位置点是否有异物入侵事件发生。