基于改进SVM的Φ-OTDR扰动事件分类研究

来源 :北京交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shwjdbr
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
分布式光纤传感系统可实现对光纤沿线扰动的长距离连续检测,其中相位敏感光时域反射计(Phase-Sensitive Optical Time Domain Reflectometer,Φ-OTDR)已被广泛应用于石油管道、铁路沿线、高压线塔覆冰等安全监测领域。本文对Φ-OTDR中扰动事件的分类识别,开展了理论与实验研究,发现从小样本中学习入侵规则更具实际意义,因此本文选用支持向量机(Support Vector Machine,SVM)作为识别光纤中入侵信号的基础分类器,并针对SVM不足提出以下改进方案:(1)针对光纤中入侵信号的样本数量较少,维度偏高的问题,为实现实时、准确的扰动预警,提出基于特征筛选的SVM分类算法。首先,对差分前后的样本数据进行特征提取,包括均方根、能量、波形因子、脉冲因子等32个特征。然后,使用Relief F、Fisher、Laplace等三种特征筛选算法对输入特征进行评价,确定区分度高的特征子集。实验发现当Laplace算法选取20个特征进行分类时整体性能最优,相较于传统的SVM方案,准确率提升2.29%,误报率降低0.95%。即本方案可以有效减少数据维度与学习训练时间,提升信息集成度与系统识别精度。(2)针对处理具体入侵事件时误报率较高的问题,在测试分类阶段,分别将KNN(K-Nearest Neighbors)、AdaB oost.M1-KNN 与 SVM 算法相结合。首先,将特征筛选后的数据作为新数据集,在此基础上通过实验对比了 SVM中四种参数寻优算法,择优选取网格搜索方法获得最佳分类参数。然后,使用KNN-SVM算法进行事件识别,该方法利用KNN选取待测样本周围K个最近邻中,数量最多的前两类样本标签,配合SVM二元分类器确定待测样本的最终类别,相较于传统SVM,误报率降低4.83%,F1值提升2.36%。最后,在此基础上提出了 AdaB oost.M1-KNN-SVM算法,目的是改进SVM分类超平面附近的样本错分问题,相较于KNN-SVM算法,误报率进一步降低1.13%。综上所述,本文提出的基于Laplace特征筛选的SVM与AdaBoost.M1-KNN相融合的算法可以有效改进传统SVM分类器。该算法在处理光纤系统中真实的扰动信号时,分类准确率95.43%,误报率7.33%,可以对Φ-OTDR中的扰动事件做出较为准确的分类预警。
其他文献
在信息急速增长的时代,企业已经认识到知识作为无形的资产正发挥着极大的作用。知识作为一种宝贵的资源,不仅是对企业的某一部门或某个环节发挥作用,更是贯穿企业管理的全过程,包括新人入职培训、业务熟悉、课程学习、技术分享等。除了知识整合、共享流转,怎样高效快速地获取有价值的资源也愈发被关注,现有企业知识库虽然能将资源集中管理、提供检索功能,但是缺乏资源的语义抽取和语义关联。如果员工想学习当前知识点的相关资
近几年集成电路产业得到了飞速的发展,人工智能技术也脱颖而出,智能家居、智能办公得到了越来越多的关注和使用。但是要实现更高效、更人性化的人工智能,需要的不仅仅是架构、算法,还有这些架构、算法得以运行的载体,即人工智能(Artificial Intelligence,AI)芯片。随着AI芯片的复杂度的加大,芯片验证的难度也在不断地提高,同时人们对产品及其电路的质量意识越来越强,验证已经成为不可或缺的一
我国城市轨道交通行业在近十年来发展迅速,城市人口也在不断的增加,作为承担着超过半数客运流量的地铁,其在建设、运营和维护方面也迎来了新的挑战与机遇。据相关文献研究,地铁供电能力不足的主要表现有多车起动电流过大导致直流开关跳闸,轨电位异常升高导致轨电位限制装置频繁投切等。因此,系统完善地建立地铁供电能力评估体系,对于地铁牵引供电系统的安全稳定运行具有重要的现实意义。本文从供电能力仿真的关键影响因素出发
推荐系统通过分析用户对物品的历史行为来为用户推荐其可能感兴趣的物品。在实际场景中,用户对物品的历史行为信息往往是十分稀疏的,这会严重制约推荐系统性能。为了提升推荐系统的性能,现有的很多研究将物品的评论文本、图片等各种边信息加入到推荐系统中辅助推荐,取得了一定的效果。然而,现有的解决方法大多关注单一边信息,甚少有同时利用多种边信息的整体解决方案。事实上,同时利用多种边信息可以更加全面地表示用户偏好和
随着城市的快速发展,城市内地面交通出现拥挤的概率也越来越高,同时地上空间上的交通路线的拓展也面临着用地紧张的问题。开发利用地下空间为解决市内地面交通拥挤问题提供了新思路,开发方式主要包括建设地铁和地下高速公路。环境条件复杂、施工安全要求高、工程的变形控制要求严格是地下空间开发利用工程面临的重大挑战。因此,依托北运河节点穿河明挖深基坑工程,通过基坑现场监测数据分析和基坑数值模拟计算分析两种方法研究了
高速列车进站停车是列车自动驾驶系统(Automatic train operation,ATO)的一个重要功能,该功能需要在保证乘客舒适性的同时实现精确的对标停车。针对高速列车自动驾驶系统的精确进站停车问题,本文重点分析高速列车司机在制动停车过程中的认知处理过程,提出了一种基于认知结构的对标停车控制算法。论文的主要工作以及研究成果如下:(1)构建了高速列车司机的认知过程模型。对高速列车司机进行了认
图的对称性是代数图论领域的重要研究课题并且得到了广泛的研究.本文主要围绕几类高对称性图如点传递图,凯莱图和广义凯莱图开展研究工作.如果一个图的全自同构群在其顶点集合上作用传递,则称该图为点传递图.如果一个图有一个同构于群H且在其顶点集合上作用正则的自同构群,则称这个图为H上的凯莱图.凯莱图是一类十分重要的点传递图.作为凯莱图的推广,1992年,Maru?ic等引入了所谓的广义凯莱图.设G为有限群,
随着分布式发电技术的改进及其发电成本的降低,分布式电源(Distributed Generation,DG)在配电网中的渗透比重也在进一步提高。由于DG自身出力存在不确定性,当其大量并网后可能会给配电网的电能质量带来负面影响,增大配电网无功电压优化控制的难度。因此,在了解DG对配电网运行特性影响的基础上,考虑DG参与无功电压调节的能力,制定合理的无功优化策略,这对含DG配电网的安全稳定具有重要的理
学位
随着高速列车速度的不断提高,要求高速列车重要部件具有更高的技术性能。轴箱轴承作为动车组转向架的重要部件,受运行工况、动载荷及其路谱冲击载荷的作用,受力复杂,其主要失效形式为滚动体与内外圈的接触疲劳损伤,目前在轴承接触疲劳损伤的研究中,忽略了轮轴与轴承过盈配合表面的三维因素,将其视为轴对称模型,无法解释在实际中轴承早期疲劳损伤随机产生的现象。为了探究轴承随机损伤的力学机理,本文将轮轴与轴承过盈配合的