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一种基于小波变换的φ-OTDR相位去趋势与解卷绕方法 

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申请/专利权人:长春国地探测仪器工程技术股份有限公司

摘要:本发明是一种基于小波变换的‑OTDR相位去趋势与解卷绕方法。针对幅值和相位均随时间变化的地空频率域探测信号,所述方法基于小波变换去除趋势项,针对由衰落噪声引起的解卷绕失败情况,采用第二重小波变换提取趋势,消去解卷绕趋势项,得到准确的相位,实现对‑OTDR的光电平衡探测器输出的电信号的解调,本发明无需硬件设备改动,实现方便、成本低,可以快速、有效地实现低信噪比的数据获取,提升了‑OTDR系统的灵敏度。

主权项:1.一种基于小波变换的相位去趋势与解卷绕方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:步骤1:首先将的光电平衡探测器输出的电信号按照预定的通信协议分段、解调,得到被测光纤上各个节点的原始相位,此时,为包含趋势项的卷绕相位;步骤2:对中每一节点的相位,采用小波变换进行小波分解,具体为:步骤2a:将划分为相等长度的子信号,通常是2的幂次,如果信号长度不是2的幂次,进行零填充;步骤2b:使用DB4小波作为分解滤波器的系数,DB4小波滤波器是一个有限长的低通和高通滤波器组成的矩阵;步骤2c:通过卷积运算,将输入信号与低通和高通滤波器进行滤波,进行下采样操作,即将滤波后的信号的采样率降低一半,这相当于从原始信号中提取出低频成分;步骤2d:重复步骤2b和步骤2c,对低频信号进行进一步的小波分解,每次分解都会产生更多的低频成分和对应的高频成分;步骤2e:重复以上步骤,直到达到所需的分解级别,每个级别的分解会产生不同尺度的低频和高频系数;步骤2f:最终的分解结果是一组低频系数和高频系数,低频系数反映了信号的平滑部分,而高频系数则反映了信号的细节部分,将除低频分量以外的小波系数置零,重构信号得到其趋势项,进而得到去趋势相位;步骤3:对作解卷绕运算,设为第n个采样点的相位真实值和测量值之间的差值,初始化,由式(5)计算得,再由式(6)计算解卷绕相位: 式中,为相位跳变阈值,;为采样点的去趋势相位:步骤4:采用与步骤2相同的小波基,对进行小波变换,将除低频分量以外的小波系数置零,重构信号得到其趋势项,进而得到去趋势相位。

全文数据:

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