[发明专利]基于二分SVD用于分布式光纤测温系统降噪的方法

摘要

本发明公开了一种基于二分SVD用于分布式光纤测温系统降噪的方法，先获取两组原始数据构造成两个矩阵，两组原始数据为anti‑Stokes和Stokes原始数据；分别将两个矩阵进行奇异值分解并重构，形成两个降噪后的矩阵；从降噪后的矩阵中分别获得降噪的数据，并融合两组数据计算温度测量结果、最大偏差、均方根误差和平滑度，计算结果质量系数；再经过多次迭代的二分奇异值分解，获取每次迭代后降噪信号解调结果的结果质量系数；找到最佳迭代次数，将最佳迭代次数对应的降噪数据作最佳信号。本发明提供的降噪方法有效地提高了原始采集信号的信噪比，且减小了温度测量的最大偏差和均方根误差，并提高了温度曲线的平滑程度。

主权项

1.一种基于二分SVD用于分布式光纤测温系统降噪的方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)采集光纤测温系统中的anti‑Stokes信号和Stokes信号，获取anti‑Stokes原始数据和Stokes原始数据，分别构造成一个2╳(L‑1)维的Hankel矩阵，所述L为原始数据的长度；(2)分别将两个Hankel矩阵进行奇异值分解并重构，形成两个降噪后的矩阵；(21)将Hankel矩阵进行奇异值分解为左奇异矩阵、奇异值对角矩阵和右奇异矩阵；(22)将奇异值对角矩阵的第一个奇异值保留，其它奇异值置0，形成新的奇异值对角矩阵；(23)将左奇异矩阵、右奇异矩阵和新的奇异值对角矩阵重构形成新的矩阵，标记为降噪后的矩阵；(3)从两个降噪后的矩阵中，重新获取anti‑Stokes数据和Stokes数据，标记为anti‑Stokes降噪数据和Stokes降噪数据；(4)根据anti‑Stokes降噪数据和Stokes降噪数据，获取温度测量结果；(5)根据温度测量结果，计算温度测量结果的三项指标，所述三项指标为最大偏差、均方根误差和平滑度；(6)重复步骤(2)—(5)，直到当前迭代次数下的三项指标均大于以往迭代次数下的三项指标，此时的迭代次数为最大迭代次数n，停止重复；(7)将每次迭代得到的三项指标进行排序，得到第j次迭代时，最大偏差的大小在n次迭代中按从大到小顺序排列的位次h(0＜h≤n)、均方根误差的大小在n次迭代中按从大到小顺序排列的位次k(0＜k≤n)、平滑度的大小在n次迭代中按从大到小顺序排列的位次w(0＜w≤n)，其中j为正整数，且0＜j≤n；(8)计算第j次迭代的结果质量系数Qj＝h+k+w，获取最大的结果质量系数max{Qj}＝Qp,其中0＜j,p≤n，p为最佳的迭代次数；(9)获取第p次迭代时对应的anti‑Stokes降噪数据和Stokes降噪数据，作为降噪效果最佳信号。