[发明专利]一种光纤布拉格光栅传感系统的信号解调方法

权利要求书

1.一种光纤布拉格光栅传感系统的信号解调方法，其特征是，所述方法首先采用兼容平滑与边缘保持的降噪方法，去除光纤布拉格光栅传感信号中的高频噪声和低频噪声；然后对降噪后的数据进行迭代拟合区域分割，确定所有单峰区域；最后以修正后谱曲线的斜率比归1度为每次迭代的目标函数，利用加权的一阶导数对单峰区域的非对称谱进行锐化修正，对修正后的对称谱进行谱峰解调，得到光纤布拉格光栅信号的中心波长位置；

所述信号解调方法按以下步骤进行：

a. 进行兼容平滑与边缘保持的降噪处理

在平面坐标系中，采集的信号为一列离散数据的集合，设降噪滑动窗口的宽度为n,降噪处理的滑动数组长度为w=2n+1，滑动窗口包含的数据点为x=（-n,-n+1，…，0,1,…n-1,n），采用高次多项式对该宽度内的每个数据点拟合得到：，其中，q为多项式次数，α_i为多项式第i次项的系数，滑动窗口移动一次可以写出w个方程，设最小二乘拟合的残差为e，则有：

即，ƒ看作采集的原始信号，为数据点矩阵，A为系数矩阵，A的最小二乘解为为最小二乘拟合的残差矩阵，降噪后的信号为；

b. 对降噪后的数据进行迭代拟合区域分割

设一个传感通道由R个相串联的光纤布拉格光栅组成，首先对降噪后的信号进行极大值搜索，得到R个极大值，从第一个极大值点开始，在其左右分别选择拟合数据点数

Ν_j，Ν_j作为拟合区域的控制因子每次迭代发生变化，其中j为迭代次数，j≥0，Ν₀为j=0时的起始值，令，其中Ν_s为信号ƒ′中数据点总数，在的范围内每变化一次进行一次高斯拟合，每次拟合完计算误差，其中,找出最小时Ν_J的取值，以此确定对应单峰的区域；

c.对单峰区域的非对称谱进行锐化修正

令s₀表示一个单峰，利用s₀的一阶导数对s₀进行修正：，其中是修正后信号，C₁为迭代得到的加权因子，每修正一次计算峰值两边斜率比的绝对值Q：

其中，ρ_i为s_I峰值左侧斜率，和分别为s_i峰值左侧谱数据的一阶导数和二阶导数，ρ_r为s_i峰值右侧斜率，和分别为s_i峰值右侧谱数据的一阶导数和二阶导数；

将Q与1进行比较，若Q大于1，则增大C₁，若Q小于1，则减小，直至Q=1，得到修正后的对称谱s_i；

对s_i进行谱峰解调，得到一个传感通道的所有光纤布拉格光栅中心波长位置。

2.根据权利要求1所述的光纤布拉格光栅传感系统的信号解调方法，其特征是，所述滑动窗口宽度w大于多项式阶数q。