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分布式光纤Sagnac干涉仪中基于倒谱的多分辨率入侵定位算法

皮少华 王冰洁 赵栋 贾波

分布式光纤Sagnac干涉仪中基于倒谱的多分辨率入侵定位算法

皮少华, 王冰洁, 赵栋, 贾波
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  • 基于Sagnac结构的分布式光纤干涉仪具有灵敏度高和动态范围大等特点, 特别适合监测入侵信号, 并确定其发生位置. 不同于现有的时域自相关及频域陷波点定位方法, 本文提出将两相干光束相位差信号变换到倒谱域, 通过倒谱系数峰来方便准确地确定入侵位置. 此外, 为克服倒谱定位中降采样带来的分辨率粗糙问题, 提出了多分辨率定位综合的改进方法. 通过改变降采样因子和利用高阶倒谱峰两种措施对同一入侵信号得到一系列定位值, 并对所有定位值取平均作为入侵信号的最终定位值. 实验首先在距离传感光缆尾端40.498 km处制造3个入侵信号. 采用本文提出的倒谱方法对该入侵得到84个定位值, 综合后的定位误差分别只有9 m, 17 m 和 11 m, 显示了对入侵信号定位的准确性. 之后对不同位置的入侵信号进行定位, 7次实验的定位误差的标准差达到12 m, 而相同情况下的自相关方法和陷波点方法的定位误差标准差分别为695 m和118 m. 此外, 这种方法还具有操作简单、易于自动测量等特点, 有望在Sagnac干涉传感系统中发挥重要作用.
      通信作者: 赵栋, zhaodongfudan@163.com
    • 基金项目: 国家科技支撑计划(批准号: 2013BAK02B03)、国家自然科学基金(批准号: 61107077)、国家自然科学基金科学仪器基础研究专款(批准号: 2014YQ090709)和上海市科委科技基金(批准号: 14DZ2281200, 14511101800)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-07-29
  • 修回日期:  2015-10-27
  • 刊出日期:  2016-02-05

分布式光纤Sagnac干涉仪中基于倒谱的多分辨率入侵定位算法

    基金项目: 

    国家科技支撑计划(批准号: 2013BAK02B03)、国家自然科学基金(批准号: 61107077)、国家自然科学基金科学仪器基础研究专款(批准号: 2014YQ090709)和上海市科委科技基金(批准号: 14DZ2281200, 14511101800)资助的课题.

摘要: 基于Sagnac结构的分布式光纤干涉仪具有灵敏度高和动态范围大等特点, 特别适合监测入侵信号, 并确定其发生位置. 不同于现有的时域自相关及频域陷波点定位方法, 本文提出将两相干光束相位差信号变换到倒谱域, 通过倒谱系数峰来方便准确地确定入侵位置. 此外, 为克服倒谱定位中降采样带来的分辨率粗糙问题, 提出了多分辨率定位综合的改进方法. 通过改变降采样因子和利用高阶倒谱峰两种措施对同一入侵信号得到一系列定位值, 并对所有定位值取平均作为入侵信号的最终定位值. 实验首先在距离传感光缆尾端40.498 km处制造3个入侵信号. 采用本文提出的倒谱方法对该入侵得到84个定位值, 综合后的定位误差分别只有9 m, 17 m 和 11 m, 显示了对入侵信号定位的准确性. 之后对不同位置的入侵信号进行定位, 7次实验的定位误差的标准差达到12 m, 而相同情况下的自相关方法和陷波点方法的定位误差标准差分别为695 m和118 m. 此外, 这种方法还具有操作简单、易于自动测量等特点, 有望在Sagnac干涉传感系统中发挥重要作用.

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