[發明專利]光纖相位解調中偏振誘導衰落導致相位跳變修正方法

有效

• 申請號: 202010526947.1
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111723340B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 李政穎;樊民朗;王洪海;吳軍;王加琪
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G06F17/18
• 分類號: G06F17/18;G01H9/00
• 代理公司: 武漢紅觀專利代理事務所(普通合伙) 42247
• 代理人: 陳凱

1.一種光纖相位解調中偏振誘導衰落導致相位跳變修正方法，其特征在于，它包括如下步驟：

步驟1：通過對馬赫增德干涉儀中光纖耦合器三端輸出光信號分析選取偏振不相消時的解調相位作為歷史樣本數據；

步驟2：利用步驟1選擇的歷史樣本序列，采用時間序列分析方法構建解調相位自回歸滑動平均模型，利用赤池信息準則或貝葉斯信息準則確定解調相位自回歸滑動平均模型階數，并利用最小二乘估計法確定解調相位自回歸滑動平均模型的自回歸系數和滑動平均系數；

利用歷史樣本數據構建解調相位自回歸滑動平均模型，所述解調相位自回歸滑動平均模型當前時刻的解調相位與歷史時刻的解調相位滿足下列關系式：

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其中，分別為時刻的解調相位值；為白噪聲殘差序列，代表當前時刻與歷史時刻的殘差，為自回歸系數，為回歸階數，為滑動平均系數，為滑動平均階數；

采用赤池信息準則或貝葉斯信息準則確定解調相位自回歸滑動平均模型階數，，并利用選取的歷史解調相位樣本序列結合最小二乘估計法，確定解調相位自回歸滑動平均模型的自回歸系數和滑動平均系數，從而確定解調相位自回歸滑動平均模型的具體形式；

所述步驟2中，利用赤池信息準則或貝葉斯信息準則確定解調相位自回歸滑動平均模型階數的具體方法為：

赤池信息準則對解調相位自回歸滑動平均模型定階為ARMA(p,q),其中p,?q滿足以下關系式；

；

貝葉斯信息準則對解調相位自回歸滑動平均模型定階為ARMA(p,q)，其中p,?q滿足以下關系式；

；

為赤池信息準則對應的最合適的解調相位自回歸滑動平均模型階數，為貝葉斯信息準則對應的最合適的解調相位自回歸滑動平均模型階數，式中n為選取作為樣本的解調相位的數量，為模型白噪聲方差的估計；

利用圖檢驗法對進行平穩性檢測，若序列滿足平穩性的條件，則直接利用樣本序列建立ARMA模型，若不滿足平穩性條件，則對樣本序列進行差分運算，直到滿足平穩性條件，再將差分后的平穩序列建立ARMA模型；

步驟3：以解調相位表示卡爾曼狀態向量，并利用步驟2中獲得的解調相位自回歸滑動平均模型初始化卡爾曼狀態轉移矩陣、系統噪聲向量、預測輸出矩陣等參數，建立卡爾曼解調相位預測模型，推導卡爾曼解調相位預測模型遞推方程組；

步驟4：用創建的卡爾曼解調相位預測模型，對解調相位進行實時預測，并與利用反正切算法和相位解卷積算法解調的實際相位做差運算，判斷實際解調相位是否存在跳變點，如果存在跳變點需要對光的偏振態進行判斷，當光的偏振態處于偏振相消時需要對跳變點進行修正，修正方式為以預測相位值代替實際解調相位值。

2.根據權利要求1所述的光纖相位解調中偏振誘導衰落導致相位跳變修正方法，其特征在于：所述步驟1中，在偏振不相消的情況下，光纖耦合器三端輸出光信號存在120°的相位差，光電探測器探測光纖耦合器三端輸出光信號不會趨于相等，通過對光纖耦合器三端輸出光信號的大小判斷，選取非偏振相消時的解調相位作為歷史樣本數據。