[发明专利]基于瑞利散射光谱非相似性的分布式扰动传感和解调方法

权利要求书

1.一种基于瑞利散射光谱非相似性的分布式扰动传感和解调方法，包括下列步骤：

第一步，在待测光纤上没有施加扰动时，利用光频域反射系统测量得到一组波长域拍频信号，作为参考信号S_r；施加扰动后，利用光频域反射系统测量得到一组波长域拍频信号，作为测量信号S_m；

第二步，利用去斜滤波对S_r进行非线性相位补偿得到线性拍频信号RS，即为参考光谱；利用去斜滤波对S_m进行非线性相位补偿得到线性拍频信号MS，即为测量光谱；

第三步，利用快速傅里叶变换将RS从波长域转换到距离域，得到距离域信号R_r；利用快速傅里叶变换将MS从波长域转换到距离域，得到距离域信号R_m；

第四步，利用大小为N的滑动窗对R_r进行分段得到R_ri；利用滑动窗对R_m进行分段得到R_mi，其中i∈[1,M]，M为段数，N和M之间满足M＝采样点数/N；

第五步，利用快速逆傅里叶变换将R_ri反变换回波长域，转换为局部参考瑞利散射光谱，记为LRS_i＝(lrs₁,lrs₂,…,lrs_N)；利用快速逆傅里叶变换将R_mi反变换回波长域，转换为局部测量瑞利散射光谱，记为LMS_i＝(lms₁,lms₂,…,lms_N)；

第六步，利用小波去噪对LRS_i进行降噪得到DLRS_i＝(dlrs₁,dlrs₂,…,dlrs_N)；

利用小波去噪对LMS_i进行降噪得到DLMS_i＝(dlms₁,dlms₂,…,dlms_N)；

第七步，利用相对欧氏距离衡量DLRS_i和DLMS_i的非相似度，相对欧氏距离公式为

相对欧氏距离值越大说明DLRS_i和DLMS_i之间的非相似度越大，相似度越小；

第八步，M段信号均完成第五-七步处理后，得到相对欧氏距离随滑动窗位置的变化曲线，记为曲线A，横坐标为窗i，纵坐标为相对欧式距离(RED)；再对曲线A进行归一化，得到相对欧氏距离归一化曲线，记为曲线B，横坐标为窗i，纵坐标为归一化相对欧氏距离(NRED)；

第九步，对曲线B进行低通滤波，滤除毛刺，得到相对欧氏距离归一化曲线的骨架，记为曲线C，横坐标为窗i，纵坐标为低通滤波后归一化相对欧氏距离(LNRED)，C曲线上数据点为LNRED(i)；

第十步，在曲线C上定位扰动点；曲线C上判断扰动点的条件有如下三点：(1)选取LNRED(i)值不小于阈值a₁即满足LNRED(i)≥a₁的所有数据点，阈值a₁的选取需要避免出现误报的情况；(2)将一段连续的满足前后点LNRED(i)差值不小于阈值a₂即满足LNRED(i)-LNRED(i-1)≥a₂的数据点归为一组，分组进行处理，阈值a₂的选取需要避免出现漏报和误报的情况；(3)在某一组数据点中，将该组数据第一点横坐标记为x，该组数据最后一点横坐标记为y，若同时满足LNRED(y)-LNRED(x)≥a₃，LNRED(y)-max[LNRED(i)]≥a₄，i＜x两个条件，则x点即可确定为扰动点；阈值a₃、a₄的选取需要避免出现漏报和误报的情况；

第十一步，将曲线C横坐标i转换为距离z即可实现扰动点的定位，距离z满足

其中，L为待测光纤总长度。