[發(fā)明專利]基于多均值周期的分布式光纖振動(dòng)傳感定位方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810102487.2
• 申請(qǐng)日: 2018-02-01
• 公開（公告）號(hào): CN108225542B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡文川;李丹勇;閆高健;劉磊;牛涵爽;鹿領(lǐng)玉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01H9/00
• 分類號(hào): G01H9/00;G01S11/12
• 代理公司: 北京遠(yuǎn)創(chuàng)理想知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11513
• 代理人: 衛(wèi)安樂

本發(fā)明涉及一種基于多均值周期的分布式光纖振動(dòng)傳感定位方法，其可包括以下步驟：以系統(tǒng)采樣周期T₀獲取兩路信號(hào)的原始數(shù)據(jù)，并分別存入兩個(gè)隊(duì)列A₀、B₀中；基于系統(tǒng)采樣周期T₀，以一定關(guān)系選取n個(gè)均值周期T₁,…,T_n；基于隊(duì)列A₀、B₀中的原始數(shù)據(jù)，根據(jù)均值周期的關(guān)系，計(jì)算各均值周期T_i的兩路信號(hào)的均值數(shù)據(jù)，并分別存入各均值隊(duì)列A_i、B_i中；基于各隊(duì)列A_i、B_i中的數(shù)據(jù)，分別從隊(duì)列A_i、B_i中選擇預(yù)定長度的數(shù)據(jù)樣本X_i和Y_i，從最大周期T_n開始依次減小一直到系統(tǒng)采樣周期T₀，逐步計(jì)算出系統(tǒng)采樣周期T₀下的相對(duì)偏移量；基于系統(tǒng)采樣周期T₀下的相對(duì)偏移量，計(jì)算兩路信號(hào)的相對(duì)延時(shí)，并根據(jù)相對(duì)延時(shí)來計(jì)算振動(dòng)事件相對(duì)于光纖的起始端的相對(duì)距離。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于多均值周期的分布式光纖振動(dòng)傳感定位方法，其適用于采用兩路信號(hào)相位延時(shí)檢測(cè)實(shí)現(xiàn)事件定位的干涉型分布式光纖振動(dòng)傳感系統(tǒng)。

背景技術(shù)

兩路信號(hào)相位延時(shí)檢測(cè)是干涉型分布式光纖振動(dòng)定位的基本原理，廣泛用于基于馬赫-曾德爾干涉儀、馬克爾遜干涉儀、Sagnic干涉儀以及復(fù)合型干涉儀的干涉型分布式光纖振動(dòng)傳感定位中。兩路信號(hào)相位延時(shí)檢測(cè)的基本思路是對(duì)高速采集的兩路信號(hào)進(jìn)行滑動(dòng)相關(guān)性運(yùn)算，獲取兩路信號(hào)偏移量-相關(guān)度分布曲線，在此基礎(chǔ)上計(jì)算出相關(guān)度最大值所對(duì)應(yīng)的偏移量，從而得到兩路信號(hào)的相對(duì)相位延時(shí)。

根據(jù)相關(guān)性算法原理，對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)最大延時(shí)為T_max、系統(tǒng)采樣周期為T₀、且信號(hào)延時(shí)方向已知的系統(tǒng)，完成一次相對(duì)相位延時(shí)檢測(cè)至少需要的互相關(guān)運(yùn)算次數(shù)等于系統(tǒng)最大延時(shí)與系統(tǒng)采樣周期的比值m。假設(shè)一次相關(guān)運(yùn)算的信號(hào)數(shù)據(jù)序列長度為L，那么完成一次相位延時(shí)檢測(cè)需要進(jìn)行3mL次乘法運(yùn)算，因此，常規(guī)相位延時(shí)解算方法的計(jì)算量非常大。此外，如果要增加分布式光纖振動(dòng)傳感的探測(cè)距離，提高定位精度，就需要增大系統(tǒng)最大延時(shí)T_max，減小系統(tǒng)采樣周期T₀，其結(jié)果將導(dǎo)致其相位延時(shí)解算的計(jì)算量急劇增加，這嚴(yán)重制約了干涉型分布式光纖振動(dòng)傳感的技術(shù)發(fā)展與工程應(yīng)用。

也就是說，干涉型分布式光纖振動(dòng)傳感的定位精度和計(jì)算速度之間存在矛盾。具體地，定位精度取決于系統(tǒng)采樣周期，采樣周期越小，理論定位精度就越高，但相同時(shí)間周期的樣本數(shù)量成倍增加，從而導(dǎo)致相位檢測(cè)計(jì)算量呈平方倍增加。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種基于多均值周期的分布式光纖振動(dòng)傳感定位方法，用以降低干涉型分布式光纖振動(dòng)傳感系統(tǒng)的兩路信號(hào)相位延時(shí)檢測(cè)計(jì)算量，提高信號(hào)延時(shí)檢測(cè)的計(jì)算效率。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種基于多均值周期的分布式光纖振動(dòng)傳感定位方法，其可以包括以下步驟：

第一步：以分布式光纖振動(dòng)傳感系統(tǒng)固有的系統(tǒng)采樣周期T₀獲取兩路信號(hào)的原始數(shù)據(jù)，并從初始地址開始分別存入兩個(gè)原始隊(duì)列A₀、B₀中；

第二步：基于系統(tǒng)采樣周期T₀，選取n個(gè)均值周期T₁,…,T_n，其中相鄰兩個(gè)均值周期滿足均值周期關(guān)系：T_i＝C_iT_i-1，其中C_i是相鄰周期的倍數(shù)關(guān)系，i＝1,…,n，并且n為大于等于1的整數(shù)；