在相位敏感OTDR中,使用容错卡尔曼波器抑制干扰色
Yu Wang1, Chunchen He2, Waner Du2
1College of Electronic Information and Optical Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China; Key Laboratory of Advanced Transducers and Intelligent Control Systems (Ministry of Education and Shanxi Province), Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China; Shanxi Transportation Technology Research & Development Co., Ltd., Taiyuan 030024, China.
一种新的容错卡尔曼波器算法增强了 Φ-OTDR 系统中的分布式振动传感. 这种方法实现了无色的传感,提高了准确性和稳定性,消除了解调错误.
科学领域:
- 光电学是指光电子产品.
- 信号处理 信号处理
- 传感器技术 传感器技术
背景情况:
- 阶段敏感的光学时域反射计 (Φ-OTDR) 系统对于分布式振动传感至关重要.
- 传统方法存在干扰色和解调错误,限制了准确性和稳定性.
- 实现无衰减和高度准确的振动传感仍然是一个重大挑战.
研究的目的:
- 为 Φ-OTDR 系统提出基于容错卡尔曼波器的多传感器信息融合算法.
- 为了实现无衰减的分布式振动传感,提高准确性和稳定性.
- 克服经典解调方法的局限性,特别是解调错误和干扰色.
主要方法:
- 设计了一个耐故障的双核互补阵列模型,用于雷利散射信号消噪和振动判断.
- 采用耐故障控制策略来确定传感器重量和振动判断系数用于数据融合.
- 使用卡尔曼波器用于时间序列数据融合,使错误识别和填充能够提高系统稳定性.
主要成果:
- 拟议的系统显示了从10 Hz到2400 Hz的频率响应,局部精度为98.33%.
- 调节频率的融合误差减少到0.25 Hz,达到100%的频率调节精度.
- 由干扰减弱引起的解调错误被完全消除,以89.18%的错误概率优于经典方法.
结论:
- 耐故障的卡尔曼波器算法显著提高了 Φ-OTDR 系统中分布式振动传感的稳定性和准确性.
- 冗余互补数据的融合增强了系统对干扰色的稳定性.
- 这种方法提供了简单的多重复合结构和稳定的解调性能,使其适合各种应用.
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