[發(fā)明專利]一種相位敏感OTDR信號的降噪方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710157331.X
• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN106788697B
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 秦增光;陳輝;常軍;叢振華
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: H04B10/071
• 分類號: H04B10/071
• 代理公司: 濟南金迪知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 葉亞林

1.一種相位敏感OTDR信號的降噪方法，其特征在于，包括步驟如下：

1)重復(fù)“正循環(huán)平移-快速離散曲波變換-閾值處理-快速離散曲波逆變換-逆循環(huán)平移”的過程，具體公式如下：

其中，為降噪處理后的傳感曲線矩陣，S為傳感曲線矩陣，F(xiàn)_n,n為正循環(huán)平移算子，F(xiàn)_-n,-n為逆循環(huán)平移算子，I和I^-1分別為快速離散曲波變換算子和快速離散曲波逆變換算子，T為閾值重構(gòu)算子，n₁和n₂分別為傳感曲線矩陣在行和列的方向的平移量，N₁為傳感曲線矩陣在行方向的平移范圍，N₂為傳感曲線矩陣在列方向的平移范圍。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位敏感OTDR信號的降噪方法，其特征在于，所述相位敏感OTDR信號的降噪方法，包括具體步驟如下：

1.1)對相位敏感OTDR信號曲線進行多次采集并疊加，將疊加后的傳感曲線表示為M×N的傳感曲線矩陣；

1.2)對傳感曲線矩陣進行正循環(huán)平移；

1.3)對正循環(huán)平移后的傳感曲線矩陣采用快速離散曲波變換進行尺度分解，得到曲波系數(shù)矩陣C(j,l,k)；其中，j為分解的尺度參數(shù)，l為每一尺度參數(shù)對應(yīng)的方向參數(shù)，k為每一方向參數(shù)對應(yīng)的位置參數(shù)；

1.4)對不同尺度層對應(yīng)的曲波變換系數(shù)進行閾值處理，抑制背景噪聲：

其中，C^r(j,l,k)為閾值處理后的曲波系數(shù)矩陣，T為閾值重構(gòu)算子；

1.5)對閾值處理后的曲波系數(shù)矩陣進行快速離散曲波逆變換和逆循環(huán)平移；

1.6)重復(fù)步驟1.2)-1.5)，得到降噪處理后的傳感曲線矩陣。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的相位敏感OTDR信號的降噪方法，其特征在于，所述步驟1.3)中，采用快速離散曲波變換進行尺度分解，得到曲波系數(shù)矩陣C(j,l,k)的具體方法為：利用matlab現(xiàn)有的curvelet工具箱對傳感曲線矩陣進行快速離散曲波變換得到曲波系數(shù)矩陣C(j,l,k)；快速離散曲波逆變換的實現(xiàn)方法為，利用matlab現(xiàn)有的curvelet工具箱實現(xiàn)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的相位敏感OTDR信號的降噪方法，其特征在于，所述步驟1.3)中，尺度分解的層數(shù)：

[J]＝log₂(M,N)-3

其中，[J]表示J的整數(shù)部分；第一層為Coarse尺度層，是由低頻系數(shù)組成的矩陣；最外層為Fine尺度層，是由高頻系數(shù)組成的矩陣；中間層為Detail尺度層，是由中高頻系數(shù)組成的矩陣。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的相位敏感OTDR信號的降噪方法，其特征在于，所述步驟1.4)中，所述閾值重構(gòu)算子采用蒙特卡洛閾值法計算得到：

T＝k·e_j·e

其中，ej為對均值為0，方差為1的高斯白噪聲進行快速離散曲波變換后，進行蒙特卡洛測試得到的系數(shù)標準差；e為相位敏感OTDR信號中的噪聲標準差；

j＝1,2,3…[J]；Lj為尺度層的方向數(shù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位敏感OTDR信號的降噪方法，其特征在于，所述步驟1)之后還包括對降噪結(jié)果進行差分處理的步驟：

其中，x(n)表示降噪后的相位敏感OTDR曲線，y(n)表示差分處理后的相位敏感OTDR曲線，N表示相位敏感OTDR曲線的總數(shù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的相位敏感OTDR信號的降噪方法，其特征在于，所述步驟1.1)中對相位敏感OTDR信號曲線進行采集并疊加的次數(shù)為100次～1000次。