考虑信息泄露影响的光纤传感网络传输数据安全导入方法

为了提高对光纤传感网络传输数据安全传输能力,提出基于信息泄漏加密传输的光纤传感网络传输数据安全导入方法。采用离散混沌时间序列同步调制方法实现对光纤传感网络传输数据导入过程中调制编码处理,根据混沌随机编码特性实现对光纤传感网络传输数据过程中的同步输出稳定性调节和自主随机编码,构建光纤传感网络信息传输泄漏抑制的加密密钥,通过Logistics映射实现对光纤传感网络传输数据导入过程中的信息泄漏加密重传,根据光纤传感网络传输数据的混合敏感密钥表征和算术编码,实现信息泄漏控制和数据安全导入。实验结果表明,采用该方法进行光纤传感网络传输数据导入的加密性能较好,其光纤传感网络传输数据已加密比特序列的识别率为98%,误码率仅为2.7∗10-9%,抗泄漏能力达到了0.970,并且导入后的数据完整度达到了0.996,说明该方法具备了较强的加密效果、抗泄漏能力,实现数据的安全导入和加密传输。

基于图论算法的光纤传感网络异常通信节点识别方法

光纤传感网络在现代监测系统中发挥着重要作用,然而,异常通信节点则会影响网络性能和数据准确性。为了解决这一问题,本文提出了一种基于图论算法的异常通信节点识别方法。通过对光纤传感网络进行拓扑结构分析,并结合图论算法,实现了对异常通信节点的准确识别和定位。实验结果表明,所提方法能够有效识别光纤传感网络中的异常节点,为网络管理和维护提供了有力支持。

光纤传感网络空间中攻击节点捕获方法研究

为了更准确地捕获网络空间中的攻击节点,提出一种光纤传感网络空间中攻击节点捕获方法。首先利用传感电路以及信号采集模块实时采集扰动信号,采用级联离散小波变换方法对信号实施去噪处理。然后通过基站向网内节点发送测试数据包,要求将数据包转发至邻居节点,并监视处理转发过程。节点对比基站和邻居节点发送的数据包,对邻居节点的可疑性进行投票。基站根据节点投票结果判断攻击节点,完成对空间中攻击节点的捕获。测试结果表明:该方法能够更准确地捕获光纤传感网络空间中的攻击节点,且能量消耗较低。

光纤传感网络小样本入侵信号边际谱标记检测

光纤传感网络中,小样本人工入侵信号由于没有入侵经验数据做识别背景,其首次入侵特征标记一直是一个难点。设计了一种光纤传感网络小样本人工入侵信号动态提取方法。首先采用高斯滤波器对光纤传感网络信号做去噪处理,消除光纤传感网络信号中存在的噪声信号对入侵信号提取产生的干扰。然后结合希尔伯特变换方法和经验模态分解方法,构建光纤传感网络信号的Hilbert边际谱。将光纤传感网络信号的Hilbert边际谱作为信号的标记特征,输入SVM分类器中,完成光纤传感网络小样本人工入侵信号的动态提取。仿真结果表明,所提方法的噪声信号、敲击信号和晃动信号事件识别率平均值分别为95.5%、91.5%及89.5%,当时域信号采样点数量为5 000个时,所提方法的信号提取时间为0.245 s。

面向过程控制的光纤传感网络多状态监测系统

为了实现对工业过程控制的实时监测与在线控制,设计了基于光纤传感网络的多状态监测与反馈控制系统。系统由扫频激光器、光纤解调模块、PC处理模块、光纤传感网络及状态控制单元组成。提出了一种多状态监控算法,将温度与应变的各点位FBG波长响应值进行权重组合,然后与4种常见的状态异常情况进行映射建模,再通过状态分析,给出反馈调整参数。实验采用罐内温度场与罐外应力场采集的方式,对应变0~5000με与温度30~150℃的在线检测进行标定。结果显示,校正后的应变灵敏度为0.49 pm/με,温度灵敏度为7.46 pm/℃。反馈控制对状态波动具有在线调整能力,不同异常类型的反馈时间不同。4种情况校正后的温度与应变波长偏差均小于±1℃和±50με,验证了系统的可行性。

基于光频域反射技术的光纤传感网络性能分析方法

现有方法无法实现温度与应变的精准检测,为了提升光纤传感网络的传感性能,扩展光纤传感网络应用范围,设计了基于光频域反射技术的光纤传感网络性能分析。可调谐激光器将扫描激光传送至耦合器中,耦合器分散激光后分别传送至反射镜以及光纤光栅阵列中,激光传送至光纤光栅阵列后利用耦合器生成主干涉仪,主干涉仪将光传送至光电探测器中形成拍频信号;传送至反射镜的激光由马赫-曾德尔干涉仪接收后形成辅助反射仪,辅助反射仪将光传送至光电探测器形成另一个拍频信号。通过两个拍频信号间的差异完成光纤传感网络复用;依据两个拍频信号频率呈现光纤光栅位置信息,实现光纤传感网络的光栅位置信息解调,通过复用与光栅位置信息解调完成光纤传感网络的传感。实验结果表明,本方法线性拟合度的结果高达0.998 6,光纤传感网络可实现温度与应变的精准检测,应用性能广泛。

光纤传感网络在边坡稳定监测中的应用研究

本文设计了一种新型的光纤传感网络。该网络利用分布式光纤应变监测技术(BOTDR),将光纤(光缆)按一定方式布设成网络,埋入边坡表面以下一定位置,通过监测光纤(光缆)的应变变化,推算出边坡的表面变形。对室内模型进行的加载实验表明,该网络对悬挂重物而引起的表面变形很敏感,且能够精确分析发生异常的区域和应变大小,进而对表面变形状态进行三维模拟。

基于红外光谱吸收的煤矿瓦斯光纤传感网络

基于气体在其特征吸收波长下光的吸收随浓度变化的原理,通过对甲烷气体红外吸收光谱的分析,设计了一套检测甲烷气体浓度的多点光纤传感网络。该系统采用分布反馈式半导体激光器(DFB LD)作为光源,高灵敏度、低噪声的InGaAs PIN作为光电探测器,结合空分复用技术复用了16个甲烷气体传感器,采用滤波、前置放大等电路对微弱信号进行处理,经PCI数据采集卡采集各路信号后,再用软件编写程序对采集信号进行快速傅里叶变换等分析。研究表明,该网络各传感器的灵敏度均达到200 ppm(μg.mL-1),长时间的精确度和稳定性均可满足实际要求,单个传感器的响应时间小于2 s,系统巡检一周的时间小于32 s。通过理论分析得出,该系统各传感器可放置于离地面20公里以上的矿井中,且该系统可在多场合进行多点的实时检测。

桥梁裂缝监测的光纤传感网络

混凝土裂缝作为力学间断面,是桥梁主要承力结构的损伤达到危险程度的集中表现。裂缝检测应是桥梁结构安全监测的首要项目,它对评价桥梁状况、保障安全、避免垮桥事故具有重要作用。研制的光纤传感网络首次为实现大范围、连续的裂缝监测,提供了高技术手段,可实现定宽(缝宽精度达0.01mm)、定位、定向。其性能先进可靠,检测方便,已在工程应用中得到了初步验证。

RCC坝温度监测光纤传感网络设计与埋设工艺研究

将基于分布式光纤温度监测系统的工作原理和测量方法,应用于百色水利枢纽工程中,对光纤监测网络的设计方法进行了探讨,并对光纤的埋设工艺进行研究。分布式光纤温度监测系统实现了每1.0m1个读数点的连续测温,较好地获得了RCC温度分布情况,与传统监测仪器的对比表明,分布式光纤温度监测系统是可靠和精确的。

改进PSO-SVM的光纤传感网络数据识别系统

为了增强光纤传感网络对相近扰动信号的识别能力,提高目标分类精度,提出了一种改进的粒子群优化-支持向量机(PSO-SVM)算法。该算法在分析回波信号谱形特征的基础上,设计了三个用于描述信号特征的判断指标。将主波信号能量、主波脉宽及波形变化率作为数据预处理的特征参量,改进了传统的数据分类模型。实验模拟了实际应用中的三种典型干扰形式,以机械、人工以及坠落物对测试区域地面进行冲击测试,并对比了不同距离和不同强度情况下的响应效果。结果显示,6种不同情况对应的谱形特征有3种,相同作用机制的谱形相似度很高。特征参量的响应值随着测试距离的增大而减小,随着冲击强度的增大而增强。对相同测试数据进行扰动信号分析,传统SVM算法平均识别概率为69.3%,而该算法平均识别概率为90.1%。可见,该算法在提高光纤传感网络扰动信号分类能力方面具有一定的优势。

基于分布式干涉光纤传感网络的通信线路防护系统

提出了一种基于分布式光纤和人工神经网络判别的通信线路防护系统。该系统利用光纤传感器收集通信线路周围的振动信号,运用数字信号处理的方法对原始信号进行处理,通过神经网络判断是否存在针对通信线路的破坏性行为并判别破坏行为的类型,实现对通信线路的防护。系统在定位阶段,基于Mach-Zehnder干涉原理,运用互相关的方法进行实时定位。在数据处理阶段对信号进行抑噪处理,有利于进一步的定位与事件识别工作。在识别阶段使用支持向量机(Support vector machine,SVM)和反向传播(Back propagation,BP)神经网络方法构建了层次化分类器。实验结果表明:信号定位精度达到100 m,系统对七类破坏行为的识别率达到94.35%。

基于改进粒子群优化算法的光纤传感网络的布置优化

光纤光栅传感网络的有效性在很大程度上取决于传感器部署方案所提供的覆盖范围。为了提高光纤光栅传感网络的覆盖率,需要对传感器的布置进行优化。本文提出一种基于改进粒子群算法的光纤传感网络的布置优化,通过余弦自适应调整惯性权重,同时利用惯性权重来调整学习因子,提高了算法的收敛精度。并基于传统传感器的检测区域模型,建立了更加贴合光纤光栅传感器特点的检测区域模型。以光纤光栅传感器网络覆盖率为目标函数,使用改进粒子群算法对传感器布置进行优化研究。仿真实验结果表明,在传感器节点数为25时,与PSO、UPSO、IABC三种智能优化算法相比,改进后的粒子群算法对目标区域的覆盖提升率分别提高了5.54%、3.81%、4.73%,在解决传感器节点覆盖优化问题方面表现出了显著的优越性。

多源信息融合的光纤传感网络异常行为检测研究

为降低光纤传感网络异常行为检测偏差,提出了基于多源信息融合的光纤传感网络异常行为检测方法。首先分析光纤传感网络异常行为检测原理,并采集光纤传感网络异常行为的多源信息,然后采用神经网络对光纤传感网络异常行为的多源信息进行学习,拟合光纤传感网络异常行为变化特点,设计光纤传感网络异常行为检测的分类器,最后采用VC++编程实现光纤传感网络异常行为检测实验,多源信息融合的光纤传感网络异常行为检测正确率超过90%,光纤传感网络异常行为误检、漏检均低于10%,可以满足光纤传感网络安全,检测结果要优于其它方法,验证了本文光纤传感网络异常行为检测方法的优势。

混凝土重力坝裂缝观测的光纤传感网络

首次提出了混凝土裂缝监测的基于光时域反射技术的全分布式光纤传感网络， 混凝土模型试验表明它以高分辨率（０．０１ｍ ｍ） 感知缝宽， 且能定位， 能实施大范围、连续、立体检测， 对混凝土坝裂缝监测特别有用． 对三峡重力坝建议了典型布置方案．

数据驱动的光纤传感网络隐蔽信息检测系统

隐蔽信息是网络信息安全领域内的难点问题,为准确检测光纤传感网络隐蔽信息,降低检测过程能耗,设计基于数据驱动的光纤传感网络隐蔽信息检测系统。采用数据包采集模块采集光纤传感网络数据信息,协议分析模块分析协议类型对数据进行分类与滤波处理。数据驱动模块判断不同类型数据缺失点,填补缺失数据,利用数据驱动模型确定数据特征参数,根据协议树形结构,构建、更新规则库。检测模块对比规则库内数据规则与光纤传感网络实际运行的实时数据,完成隐蔽信息检测,通过响应模块输出隐蔽信息检测结果。实验结果显示该系统误检率与漏检率均值分别为3.122和2.437×10^(-2),能耗均值为0.053/10^(-3) J。

光纤传感网络数据库的周界入侵信号检测系统设计

为了解决光纤传感网络数据库的周界入侵信号检测系统错误率高、成本高的问题,提出并设计了基于WIA-PA网络的周界入侵信号检测系统。对于硬件部分,选择振动和红外传感器,分别描述两种传感器的主要技术和防御手段,并将其安放在周界区域,传感器可以接收到入侵信号并报警,完成该系统的硬件设计;对于软件部分,分析监控软件,数据库选择和手持智能终端的功能,采集信号并对入侵信号识别、检测,得到周界入侵信号检测系统的工作流程,完成该系统软件部分的设计,最终实现光纤传感网络数据库的周界入侵信号检测系统设计。实验结果表明,所设计的周界入侵信号检测系统能够准确地检测出周界入侵信号,并且检测耗时较短,所设计的系统成本较低。

基于粗糙集理论的光纤传感网络故障诊断系统

鉴于光纤传感网络作业环境复杂,更易出现网络故障,提出一种基于粗糙集理论的光纤传感网络故障诊断系统。依据粗糙集知识表达模型和边界控制理论,设计了网络故障诊断模型的模块构成;给出光纤传感网络故障诊断的基本思想,利用粗糙集相关理论完成对光纤传感网络故障集的属性约简,去除冗余干扰数据,并识别出故障点的特征向量子集,提高光纤传感网络故障诊断的效率和准确度。选定节点故障误判率和多故障属性集条件下的检测精度作为系统评判指标,验证提出设计的故障诊断效果,结果表明文中系统在指标评价数值上优于传统设计。

光纤传感网络中入侵信号片段高精度分割技术研究

为了提高光纤传感网络的安全性,需要检测入侵信号。提出一种基于入侵信号片段高精度分割技术的光纤传感网络中入侵信号检测算法。首先采用随机共振双势阱模型进行光纤传感网络的入侵信号模型构建,然后构建直接型陷波器进行光纤传感网络中入侵信号的干扰分量滤波处理,采用幅频响应特征提取方法进行入侵信号片段高精度分割,由此实现入侵检测。最后进行仿真实验,实验结果表明,采用该方法分割光纤传感网络入侵信号,能准确实现入侵检测,检测的准确概率较高。

光纤传感网络入侵中未感染节点检测方法

无线光纤传感网络主要由能量储存有限且分布范围广泛传感器节点构成的网络,安全性能低导致容易受到攻击和入侵。文中提出运用基于节点重要性的恶意攻击定位方法,实现网络入侵中未感染节点检测过程。依据节点在网络中具有不同功能及对网络性能影响大小,对节点在网络中重要程度进行量化,获知节点重要性后对重要性高的一类节点实行保护处理;对恶意攻击行为危害性进行量化,定义入侵潜在损失,通过对网络进行异常分析判定节点性质;为更加准确定位恶意节点,运用拟合数据给出RSS(接收信号强度)信号标准差值与距离间的函数变化关系,对节点定位概率公式实行改进,利用新变方差特征的节点定位概率模型对恶意节点定位检测,从而得到未感染节点。实验证明,运用文中方法能够有效获取入侵网络中未感染节点。