周界安防是保护重要设施和资产的第一道防线,高效的周边安全技术和方法可以更好的消除或减少来自外界的威胁。随着社会的不断发展,人们对于高效的安防需求越来越强烈,应用最广泛、历史最久的传统的电类安防产品主要有红外对射、泄露电缆、电子脉冲围栏等,它们都是室外有源的,易受电磁干扰,容易受气象、环境的影响,误报率高,定址不准确,新兴的光纤周界安防技术主要包括利用后向散射的光时域反射定位技术(ODTR)和基于干涉技术的光纤周界定位系统。ODTR对多点入侵的定位分析复杂,很难准确定位,而基于干涉原理的周界技术由于是相位调制型,所以对入射光的偏振态和外界的影响比较敏感,误报率高,精确定位也是其面对的难题。面对目前周界技术难以克服的难题以及安防市场的迫切需求,提出一种基于光纤布喇格光栅(FBG)传感技术的周界安防方法。设计了周界安防FBG振动传感单元,采用振动光缆建立光无源传感网络,实现多点入侵智能识别和精确定址的分布式监测,具有室外无源、监测距离长、抗雷击电闪、抗电磁干扰、本质安全、体积小、耐腐蚀等优点,特别适合野外敷设,可以满足各种复杂环境的周界防范应用,它是一种全新的周界安防方法,在国内外尚属首创。本文对基于FBG周界安防的新方法以及关键技术方面做了深入的研究,主要研究工作如下：(1)提出了基于FBG传感技术的周界安防新方法,结合现代周界安防对周界技术的总体要求,将FBG安防的关键技术以及拟解决的关键问题进行细化,给出了FBG应用到周界安防的总体的方法模型,按照从低到高的层次划分为物理层、实现层、算法层和应用层,分析了了每个层次的关键技术问题。从智能定址、智能感知、耐候性、降低成本等几个方面详细论证了实现这种方法的可行性。(2)为了深入探讨周界入侵行为与FBG感知信息的内在关系,根据FBG传感原理,特别是FBG波长与温度和应变的关系,结合单质点弹性绳振动理论,设计了一种基于FBG振动传感的数学模型,并对结构模型进行了理论分析与计算,得到各个结构参数对整个系统的振动位移和固有频率影响的一般关系。根据分析结果,设计相关实验方案,建立实验装置,实验结果验证了模型计算的正确性,并且同时确定了传感单元的具体结构参数,通过封装等方式进一步提高了传感的性能,满足了周界安防对传感单元性能参数的要求。(3)在FBG传感单元的基础上,提出了将“准全同FBG振动安防”的新概念应用到区域安防中,每个区域安防采用同一波长FBG振动传感单元,可实现对每个防区精确定址,在现有解调能力的情况下,扩充了传感网络中每个光路的容量,分析了准全同振动监测实现安防的方法理论与实际的可操作性,通过实验验证,虽然准全同传感器在使用的过程中会有不同程度的灵敏度损失,但是仍然满足周界安防对传感单元的要求,实际可操作性强。(4)实现了基于FBG振动传感的周界安全防范的分布式检测。FBG振动传感器是波长调制型,属于点对点检测。以往的各种FBG传感器只能检测传感单元所在物理位置的参数信息,仅能通过密集传感探测点而实现准分布式检测。在这里我们要应用FBG振动传感器实现周界安防的分布式检测,即在周界安防的任意一点发生入侵,系统都要对其做出响应,绝对禁止安防”盲点”的出现。这一点对于周界安全防范来说至关重要。但是对于FBG其它传感器而言是不可能实现的。在FBG周界安防方法里,根据波分复用原理建立了FBG振动光缆光无源传感网络。通过设计不同安装介质的处理方法与安装方式,以实验的方法给出每种安装方式合适的传感单元间距。实际应用验证这种方法非常有效,而且真正实现了基于FBG振动传感的分布式安防监测。(5)安防技术的另一关键技术就是如何提高安防的报警准确率。论文通过在时域内动态提取基准值、正确获取入侵事件起点的方法,有效地将入侵可疑信号锁定,通过时间片断的划分、统计、标注的方法,有效地屏蔽了环境温度和外界干扰对系统的影响,在频域内,应用快速傅里叶变换(FFT),提出了单峰检测法。此方法将时域预报警传感信号进行快速傅立叶变换,通过与人为入侵信号进行分析对比,发现了传感器自振的单峰现象,从而有效地滤除了由于外界振动干扰引起的传感器自振误报警,使得报警准确率得到进一步的保证。(6)提出了一种基于时频分析的新颖的周界安防入侵识别算法。通过分析人为入侵的信号频率以及作用时间在信号时域上的反映,利用加窗傅立叶变换(STFT)的时频分析方法,给出了相应的窗函数、窗长,从而确定了时间分辨率与频率分辨率,利用时域峰值结合STFT时频能量积分的方法进行入侵的识别。这种算法可以使得入侵事件的漏报率趋于零,同时大幅降低误报率。通过本课题的研究将有效解决传统周界防范领域内的误报率高、不能精确定址、耐候性差、安装复杂等问题,有效提高我国的公共安防技术水平。