光纤周界系统具有抗电磁干扰能力强、传感距离长、灵敏度高和全分布式等优点,在民航机场周界安防中具有重要的应用前景。该系统工作环境复杂,扰动入侵类型多变,传统的光纤周界系统还存在误报率高和无法同时具备优秀的识别、定位性能等问题,不能较好的满足机场对周界系统的性能要求。针对这一问题,本文设计了Mach-Zehnder和Φ-OTDR联合光纤周界系统,使光纤周界系统同时具备优秀的识别和定位性能,并进一步研究联合光纤周界系统的信号处理方法,提高联合光纤周界系统的应用性能。论文主要做了以下几个方面的研究工作:1.在分析传统光纤周界系统优缺点的基础之上,提出Mach-Zehnder和Φ-OTDR联合光纤周界系统的总体设计方案并构建联合光纤周界系统的理论模型。根据机场周界对光纤周界系统的性能要求,完成联合光纤周界系统关键器件的选型及联合光纤周界系统的搭建。2.针对联合光纤周界系统中Φ-OTDR子系统信噪比过低的问题,研究了一种基于改进变分模态分解的去噪方法。采用联合光纤周界系统的实测信号进行实验验证,结果表明该方法能够有效去除噪声,与传统的经验模态分解-独立成分分析和模拟退火-变分模态分解方法相比,信噪比提高了4dB,有效提高了联合光纤周界系统的信噪比。3.针对联合光纤周界系统中Mach-Zehnder子系统扰动信号扰动信息提取困难、识别扰动类型相对较少、识别正确率相对较低的问题,研究了一种基于局部特征尺度分解和改进概率神经网络的扰动信息提取和模式识别方法。采用联合光纤周界系统的实测信号进行实验验证,结果表明该方法能够高效准确的识别六种类型扰动信号,平均识别率达到97.17%,识别时间为0.78s,有效提高了联合光纤周界系统的识别及应用性能。