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1.一種基于地震波的地下入侵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，該地下入侵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括地震波探測(cè)傳感器(1)、電源控制單元(2)、數(shù)據(jù)采集單元(3)、通信控制單元(4)、計(jì)算機(jī)單元(5)和報(bào)警單元(6)，地震波探測(cè)傳感器(1)拾取震動(dòng)信號(hào)后送入數(shù)據(jù)采集單元(3)，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)?a href='/zhuanli/list-16462-1.html' target='_blank'>數(shù)字信號(hào)，并通過通信控制單元(4)，將數(shù)字信號(hào)傳給計(jì)算機(jī)單元(5)，計(jì)算機(jī)單元(5)將接收到的信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，對(duì)于一些自然噪音和工頻干擾信號(hào)采用數(shù)字濾波的方法將其濾除，將預(yù)處理后的信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的分析，首先進(jìn)行定位計(jì)算，找出地震波的激發(fā)地點(diǎn)，也就是判斷入侵的發(fā)生地點(diǎn)，然后對(duì)濾波后的信號(hào)進(jìn)行特征提取，采用過零分析濾波后的信號(hào)，即在時(shí)域中對(duì)信號(hào)幅值與設(shè)定閾值比較，計(jì)算并統(tǒng)計(jì)濾波后的信號(hào)越過閾值的次數(shù)，形成不同目標(biāo)特征的樣本庫，實(shí)現(xiàn)1、車輛行駛，2、人員行走，3、動(dòng)物移動(dòng)，4、人工挖掘，5、機(jī)械挖掘，6、電動(dòng)工具挖掘，7、鑿?fù)?a href='/zhuanli/list-13778-1.html' target='_blank'>墻壁等行為的區(qū)分，然后對(duì)濾波后的信號(hào)進(jìn)行模式識(shí)別，主要是對(duì)采集并提取特征的地震波信號(hào)和特征庫進(jìn)行比對(duì)，進(jìn)行模式識(shí)別，模式識(shí)別采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出為上述7種行為，通過大量的數(shù)據(jù)對(duì)構(gòu)造的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，符合某種行為時(shí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)輸出為1，其余則為0，從而判斷出地震波信號(hào)的行為和趨勢(shì)，根據(jù)建立的特征庫，在本發(fā)明所述的地震波監(jiān)測(cè)系統(tǒng)執(zhí)行目標(biāo)監(jiān)測(cè)任務(wù)時(shí)，只要運(yùn)動(dòng)目標(biāo)或人類的行為產(chǎn)生的地震波信號(hào)被布置的震波探測(cè)傳感器(1)接收到，數(shù)據(jù)采集單元(3)就對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)地震波信號(hào)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)采集，將采集的信號(hào)進(jìn)行特征提取后與樣本庫中的標(biāo)準(zhǔn)特征信號(hào)分別進(jìn)行比較，找出特征最相似的作為識(shí)別結(jié)果，在計(jì)算機(jī)單元(5)上的三維立體地圖上顯示，從而實(shí)現(xiàn)入侵監(jiān)測(cè)的目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于地震波的地下入侵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述的地震波探測(cè)傳感器(1)可以是以一維的，也可以是三維的，可以安裝在野外或者地下，對(duì)應(yīng)一個(gè)完整的監(jiān)控區(qū)域，地震波探測(cè)傳感器(1)安裝的位置應(yīng)在三維空間上覆蓋整個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域，并保證均勻分布從而使整個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)的事件記錄具有相同的效果，且必須避免所有的地震波探測(cè)傳感器(1)布置在一個(gè)兩維平面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于地震波的地下入侵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，通過檢測(cè)到的地震波，執(zhí)行相應(yīng)的定位程序后，可以判斷出地震波激發(fā)的地點(diǎn)，執(zhí)行定位算法時(shí)，地震波探測(cè)傳感器(1)布置時(shí)，每4個(gè)傳感器為1組，在傳感器布置的區(qū)域內(nèi)，如果出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)物體或人類的行為激發(fā)出地震波，已知的是各個(gè)傳感器的坐標(biāo)和它所接收到信號(hào)的時(shí)刻，不知道的是震源發(fā)生的位置和時(shí)刻。設(shè)震源位置的空間坐標(biāo)為(x，y，z)，發(fā)生時(shí)刻為t，第i個(gè)傳感器坐標(biāo)為(xi，yi，zi)，傳感器檢測(cè)到的時(shí)刻為ti，聲波傳播的平均速度為v，在震源和第i個(gè)傳感器之間的走時(shí)方程為：
2 2 2 2 2
(xi-x)+(yi-y)+(zi-z) ＝v(ti-t)(i＝1，2，3，4) (1)
在三維空間中定位一個(gè)未知點(diǎn)的坐標(biāo)位置(x，y，z)和發(fā)震時(shí)刻t，通過已知四個(gè)以上的固定點(diǎn)坐標(biāo)，即基于地震波的地下入侵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)過程中只要有四個(gè)地震波探測(cè)傳感器(1)來接受一個(gè)震動(dòng)信號(hào)，就能把一個(gè)入侵行為的起始地點(diǎn)定位出來。
4.據(jù)權(quán)利要求1所述的基于地震波的地下入侵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，通過地上或地下運(yùn)動(dòng)目標(biāo)激發(fā)的地震波信號(hào)進(jìn)行采集，結(jié)合模式識(shí)別的功能，完成目標(biāo)分類識(shí)別、預(yù)警任務(wù)，模式識(shí)別利用過零分析提取不同信號(hào)的特征，采用過零分析采集到的地震波信號(hào)，在時(shí)域?qū)π盘?hào)幅值與設(shè)定閾值比較，計(jì)算信號(hào)越過閾值的次數(shù)，信號(hào)的過零分析與頻譜分析具有密切關(guān)系，當(dāng)信號(hào)是頻率為f的正弦信號(hào)時(shí)，過零點(diǎn)數(shù)為：
N＝kf (2)
式中，k為比例系數(shù)；f為頻率的正弦信號(hào)，
由式(2)可看出，過零數(shù)與信號(hào)的頻率成正比，對(duì)頻率范圍f1□f2的平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)，單位時(shí)間內(nèi)的過零點(diǎn)數(shù)與功率譜G(f)的關(guān)系為：
式(3)表明，信號(hào)的主頻段頻率越高，單位時(shí)間內(nèi)信號(hào)過零點(diǎn)數(shù)越多，所以我們可以根據(jù)某一標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定一閾值時(shí)，不同運(yùn)動(dòng)物體或人類的行為引起的信號(hào)的過零點(diǎn)數(shù)是不同的。
閾值的設(shè)定采用下述方法：首先，在無干擾的情況下對(duì)權(quán)利要求1中所述的7種行為激發(fā)的地震波進(jìn)行采集，每種行為采集5組數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)1024個(gè)。利用自相關(guān)法對(duì)采集的7種行為的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。對(duì)于每種行為的每組數(shù)據(jù)都可以取一個(gè)最大的幅值即為：xi，i＝
1，2，3，4，5，則5組數(shù)據(jù)的平均值為：
xav＝(x1+x2+x3+x4+x5)/5 (4)
則閾值為：TH＝k*xav，其中k為調(diào)節(jié)因子，其取值范圍為0.3～0.6之間，可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行取值。
行為識(shí)別采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法，具體做法為：首先建立一個(gè)3層的BP網(wǎng)絡(luò)，對(duì)權(quán)利要求1中所述的7種行為激發(fā)的地震波進(jìn)行采集，每種行為采集50組數(shù)據(jù)，如果每組數(shù)據(jù)為
1024個(gè)，根據(jù)設(shè)定的閾值判斷每組數(shù)據(jù)的過零數(shù)，如果數(shù)據(jù)大于閾值，則記為+1，如果數(shù)據(jù)等于閾值，則記為0，如果數(shù)據(jù)小于閾值，則記為-1，則每組數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為1024個(gè){i，i，…，i}，(i＝+1，-1或0)的組合，將這1024個(gè)過零數(shù)的組合作為輸入層，中間層的個(gè)數(shù)通過網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練時(shí)尋優(yōu)確定，輸出層為7個(gè)，分別對(duì)應(yīng)上述的7種行為，網(wǎng)絡(luò)在訓(xùn)練的時(shí)候，當(dāng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型認(rèn)為輸入信號(hào)為某種行為時(shí)，則輸出層的7個(gè)節(jié)點(diǎn)中只有對(duì)應(yīng)那個(gè)行為的節(jié)點(diǎn)取值為1，其余6個(gè)節(jié)點(diǎn)取值均為0，如果神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)認(rèn)為輸入信號(hào)是權(quán)利要求1中所述的車輛行駛這種行為，則網(wǎng)絡(luò)輸出為{1，0，0，0，0，0，0}，其余則類推，網(wǎng)絡(luò)的輸入數(shù)可以根據(jù)實(shí)際的采集數(shù)改變，當(dāng)輸入數(shù)改變時(shí)，可以按照上面的方法重新對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練。
5.據(jù)權(quán)利要求1所述的基于地震波的地下入侵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，通過檢測(cè)到的地震波，對(duì)入侵行為定位和判斷出的情況下，可以對(duì)其趨勢(shì)進(jìn)行跟蹤。
6.據(jù)權(quán)利要求1所述的基于地震波的地下入侵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，對(duì)于判斷出的入境行為的發(fā)生地點(diǎn)和趨勢(shì)可以在計(jì)算機(jī)單元(5)上的三維立體地圖上顯示出來，可以直觀的看出違法犯罪行為具體發(fā)生的位置和趨勢(shì)。