1.一种基于光纤信号的周界安防区异常事件识别方法,其特征在于,所述基于光纤信号的周界安防区异常事件识别方法,包括:通过相敏光时域反射计采集光纤振动事件数据集并进行预处理,形成训练集,训练集中的训练样本为预处理后的光纤振动事件数据;
将训练样本输入改进型1DCNN深度学习模型,所述改进型1DCNN深度学习模型包括四层卷积模块、长短期记忆网络、全局均值池化层、全连接层和利用灰狼优化算法优化后的SVM分类器,其中每一层卷积模块包括卷积层、批量归一化层、Relu激活函数层和最大池化层,并且第一层卷积模块与第二层卷积模块之间连接有注意力机制模块;
基于改进型1DCNN深度学习模型中的全连接层的输出,以及训练样本的标签计算第一损失函数,并根据第一损失函数更新改进型1DCNN深度学习模型中在利用灰狼优化算法优化后的SVM分类器之前的权重参数,直至训练完成;
固定改进型1DCNN深度学习模型中在利用灰狼优化算法优化后的SVM分类器之前的权重参数,根据利用灰狼优化算法优化后的SVM分类器的输出,以及训练样本的标签计算第二损失函数,并根据第二损失函数调整利用灰狼优化算法优化后的SVM分类器的参数,直至训练完成;
取训练完成的改进型1DCNN深度学习模型,针对待识别的光纤振动事件数据,输出异常事件识别结果。
2.根据权利要求1所述的基于光纤信号的周界安防区异常事件识别方法,其特征在于,所述光纤振动事件数据包含多个异常事件类别,每个异常事件类别下的每个训练样本由m个时域点和n个相邻空间点组成,即每个训练样本为一个m行n列的矩阵。
3.根据权利要求2所述的基于光纤信号的周界安防区异常事件识别方法,其特征在于,所述将训练样本输入改进型1DCNN深度学习模型,包括:将m行n列的矩阵中的数据点按行先后拼接,得到拼接信号;
将所述拼接信号输入改进型1DCNN深度学习模型。
4.根据权利要求1所述的基于光纤信号的周界安防区异常事件识别方法,其特征在于,利用灰狼优化算法优化SVM分类器的过程如下:设定狼群规模与最大迭代次数,将SVM分类器中的惩罚参数 和核函数参数 设定为狼群个体位置的二维坐标,随机初始化惩罚参数 和核函数参数 ;
将训练集的训练样本输入SVM分类器,根据SVM分类器的输出计算适应度值,将狼的等级根据适应度值进行分类,所述狼的等级包括 狼、 狼、狼和 狼,所述计算适应度值的公式如下:式中, 为适应度值, 是正确分类个数, 是错误分类个数;
灰狼狩猎的数学模型如下所示:
式中, 为灰狼与猎物之间的距离,为迭代次数, 为猎物当前位置, 表示当前搜索狼的位置, 为搜索狼更新后的位置,为第一系数, 为第二系数;用如下公式计算:式中,为收敛因子,随着迭代次数 更新,从2线性递减到0; 和 为随机变量,范围为[0,1];
狼与 狼、狼、狼之间的距离如下所示:
狼前进的步长和方向数学模型如下:
式中, 、 、 分别为 狼、 狼、狼与 狼的距离, 、 、 分别为 狼、狼、狼对应的第一系数, 、 、 分别为 狼、狼、狼的当前位置, 、 、 为分别为 狼、狼、狼对应的第二系数, 、 、 分别为 狼针对 狼、 狼、狼更新后的位置;
狼最终更新位置的数学公式为:
计算更新后的个体的适应度值,将当前迭代次数的最优适应度值记录为 ,如果 , 为 狼的适应度值,则 被更新为 ,并记录最优位置为 狼的位置;如果 , 为 狼的适应度值,则将 赋值给 狼,并记录最优位置为 狼的位置;若 , 为 狼的适应度值,则将 赋值给 狼,并记录最优位置为 狼的位置;
判断迭代次数是否达到最大迭代次数,如果达到,则循环终止,并得到最佳惩罚参数和最佳核函数参数 ,并使用最佳惩罚参数 和最佳核函数参数 得到利用灰狼优化算法优化后的SVM分类器;如果未达到,则返回继续迭代。