[发明专利]适用于复杂探测波形光纤瑞利散射传感系统的仿真方法

权利要求书

1.适用于复杂探测波形光纤瑞利散射传感系统的仿真方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、通过探测光生成模块生成解析的复杂探测光；

S2、利用光纤瑞利散射模型将光纤按时间间隔离散化，得到个散射元；

S3、根据散射元的位置计算每个散射元对应的散射信号的索引范围；

S4、计算每个散射元对应的散射光场并叠加到对应索引范围的散射信号上；

S5、使用瑞利散射光探测模型将得到的瑞利散射信号转换为传感信号；

S6、将传感信号用于信号解调；

所述每个散射元对应的散射光场的计算方法为：

S41、计算需要重采样的时间间隔，其大小为第个散射元对应的散射信号的起始往返时间减去起始索引对应的时间；

S42、利用重采样的方法计算每个散射元对应散射光场，即按照时刻为起始时间对探测光进行重采样，然后乘以该散射元的散射强度。

2.根据权利要求1所述的适用于复杂探测波形光纤瑞利散射传感系统的仿真方法，其特征在于：所述探测光生成模块生成的复杂探测光表达式为：

；

其中，为探测光的复包络信号，为载波频率，为激光器的相位噪声，初始化时，按照时刻为起始时间对探测光进行离散化。

3.根据权利要求1所述的适用于复杂探测波形光纤瑞利散射传感系统的仿真方法，其特征在于：所述复杂探测光是单频脉冲信号或线性调频脉冲信号或线性调频连续光信号或非线性调频脉冲信号或编码脉冲信号。

4.根据权利要求1所述的适用于复杂探测波形光纤瑞利散射传感系统的仿真方法，其特征在于：所述散射元的位置随机分布在长度为的光纤段内，当光纤受到扰动时，散射元的大小保持不变，散射元的位置发送拉伸或压缩，其变化量与受到的扰动大小呈正比。

5.根据权利要求1所述的适用于复杂探测波形光纤瑞利散射传感系统的仿真方法，其特征在于：计算第个散射元对应的散射信号的往返时间，再根据离散时间间隔向上取整得到该散射元对应的散射信号的索引范围。

6.根据权利要求1所述的适用于复杂探测波形光纤瑞利散射传感系统的仿真方法，其特征在于：所述传感系统包括直接探测的传感系统或相干探测的传感系统或干涉仪解调的传感系统。

7.根据权利要求6所述的适用于复杂探测波形光纤瑞利散射传感系统的仿真方法，其特征在于：瑞利散射信号转换为传感信号包括如下：

对于直接探测的传感系统，瑞利散射光探测模型取瑞利散射光的强度值；

对于相干探测的传感系统，瑞利散射光探测模型使用本振信号与瑞利散射光进行拍频，得到相干探测的传感信号；

对于干涉仪解调的传感系统，瑞利散射光探测模型将瑞利散射光分为两路，一路延时后与另一路拍频，然后通过3×3耦合器得到三路传感信号。

8.根据权利要求1所述的适用于复杂探测波形光纤瑞利散射传感系统的仿真方法，其特征在于：所述步骤S5进一步包括：

S51、使用瑞利散射光探测模型将得到的瑞利散射信号转换为传感信号，并利用子脉冲提取算法获取光纤瑞利散射的近似传递函数；

S52、使用光纤瑞利散射的近似传递函数与探测信号进行卷积，得到新的传感信号。

9.根据权利要求8所述的适用于复杂探测波形光纤瑞利散射传感系统的仿真方法，其特征在于：所述步骤S51进一步包括：

S511、使用瑞利散射光探测模型将得到的瑞利散射信号转换为传感信号；

S512、将传感信号转换到频域；

S513、将传感信号的频域信号与复杂探测光的波形的频域相除；

S514、将步骤S513得到的信号转换到时域，得到光纤瑞利散射的近似传递函数。