一种应用于去除OTDR噪声的信号处理系统技术方案

本发明专利技术涉及一种应用于去除OTDR噪声的信号处理系统，包括：模数转换器、激光器及驱动单元、序列累加器、预处理计数器、脉冲发生器、双端口存储器、自适应滤波器、事件判决器、预处理数据判决器。所述自适应滤波器，从所述双端口存储器的只读端口读取预处理数据，采用小波变换的自适应滤波方法对所读取的预处理数据进行噪声处理；所述事件判决器，对所述自适应滤波器输出的滤波后的数据进行事件判决；所述预处理数据判决器，根据m组预处理数据经过所述事件判决器后的差异性判决m组预处理数据中的某组是否为正确数据或高信噪比数据。

A signal processing system used to remove OTDR noise

The invention relates to a signal processing system, OTDR noise removal includes an analog-to-digital converter, laser and drive unit, series accumulator, pretreatment counter, pulse generator, dual port memory, adaptive filter, event judgment device, data preprocessing decision device. The adaptive filter, read the pretreatment data from the dual port memory read-only port, using wavelet transform and adaptive filter for preprocessing the data being read by noise processing; the event judgment device, event judgment on the output of the adaptive filter after filtering the data; the data preprocessing decision according to the M group, the data pretreatment by the event after the judgment is different judgments of group M data preprocessing in a group for the correct data or high signal-to-noise ratio data.

【技术实现步骤摘要】
一种应用于去除OTDR噪声的信号处理系统
本专利技术涉及一种信号处理系统，具体涉及一种应用于OTDR的去除噪声的信号处理系统，尤其适用于去除OTDR的非平稳噪声。
技术介绍
常规的，光时域反射仪(OTDR)装置的构成如图1所示，OTDR工作过程的经典描述如下：每次测试时，微处理器向脉冲发生器发出命令，脉冲发生器发出电脉冲，激光器受电脉冲的控制产生宽度很窄的光脉冲，光脉冲经过光纤耦合器注入被测光纤，光脉冲在光纤中传播，沿光纤各点来的后向散射光返回到光纤的注入端，再通过光纤耦合器反射到光接收器。光接收器的作用与激光器相反，它是把光信号转化成模拟电信号，该信号经过放大后传送给A/D，经A/D采样转化成数字信号后由微处理器读入，微处理器把读入的信号经过数字滤波、平均和其它方法处理后输出给液晶显示器，就可以观察和记录所测的结果。而且故障点的位置、光纤接头或损耗点位置、光纤长度等物理量由对读入波形的计算获得。从上述过程可知，任意时刻沿光纤各点来的后向散射光的累计经过耦合器后为光接收器在该时刻的功率，其主要成分为对应光纤链路某确定位置对脉冲对应散射效应的反映，为获得更远距离光纤的测量能力，要求接收电路的灵敏度更高，以获得更大的动态范围。OTDR的动态范围定义为初始背向散射光信号能量与下降到特定噪声级别的电平之差，用dB表示。高灵敏度的接收电路更容易收到各类型噪声的干扰，对于平稳噪声源，采用常规的滤波器例如FIR、小波变换等方法可以比较好的予以抑制，但是对于OTDR的应用，噪声有其特殊之处，为能提高信噪比，一般采用发送光脉冲多次，并将返回光信号序列累计多次，计算算术平均的方法来获得信噪比更高的波形，再进行滤波或事件提取计算类应用。而且常规的，每次测量耗时依据应用在5秒到50秒不等，原理上耗时越长，获得的波形信噪比越高。典型OTDR信号处理时序如图2所示，为方便后续表达，以符号SER表示一次光脉冲发射后对应的一个数字信号接收序列，总序列数q即每次OTDR测量都会发送脉冲q次，以所有结果的算术平均提高信噪比，使用符号#表示两个数据序列的加法，如SER1#SER2获得的结果序列就是依次将序列SER1中每个位置的数据与SER2中对应位置的数据做加法得到的。图中，在a脉冲发出后，接收数据系列获得数据序列SER1，在b脉冲发出后，累加器获得结果SER1，接收数据系列获得数据序列SER2，在c脉冲发出后，累加器获得结果SER1#SER2，接收数据系列获得数据序列SER3，在d脉冲发出后，累加器获得结果SER1#SER2#SER3，接收数据系列获得数据序列SER4，以此类推，在所有q脉冲发出后，累加器获得结果SER1#SER2#SER3#...#SER(q-1)，接收数据系列获得数据序列SERq，随后一个时钟周期，不会再有脉冲发出，累加器获得结果SER1#SER2#SER3#...#SER(q-1)#SERq，容易注意到，OTDR是一个通过重复性测量来获得高信噪比并且测量时间长的应用，那么，对于非平稳的噪声源的干扰，例如瞬时的冲击、短时的温度变化、甚至偶发的器件失效或者工作不正常等这类的噪声源则没有进行针对性处理。另外，如图3所示，为获得大动态范围的返回光信号序列，同时保证探测线性，现有的常规方法是采用换档结构的线性电路，图3右侧部分的电路结构表明，工作时，依据所需探测范围的不同，依次通过只开启K1(即通路)、只开启K2(即通路)、只开启K3(即通路)来获得不同放大倍数的测量，以保证大动态范围测量，对应于图3左侧实际得到OTDR的测试曲线，标记放大器第一档部分为K1通路时候测量结果，标记放大器第二档部分为K2通路时候测量结果，标记放大器第三档部分为K3通路时候测量结果，由于不同档位电路本质上有不同的频响范围，其固有噪声也有差异，这也是典型的非平稳噪声源。
技术实现思路
本专利技术的目的就是克服现有技术存在的问题和不足，提供一种能够处理OTDR中噪声，尤其是非平稳噪声的方法。本专利技术利用基于小波的自适应滤波法和分时间段测量而弃用无效数据相结合的方法。特别地，利用自适应滤波器降低不同电放大器噪声，利用分时间段测量方法降低短时干扰所引入的噪声，两者相结合能比较好地提高OTDR的信噪比，为准确计算衰减参数、事件距离、获得平滑可视波形等提供有力支持。本专利技术提供了一种应用于去除OTDR噪声的信号处理系统，包括：模数转换器、激光器及驱动单元、序列累加器、预处理计数器、脉冲发生器、双端口存储器、自适应滤波器、事件判决器、预处理数据判决器；其中：所述脉冲发生器，包括用于产生电脉冲的数字电路，所产生的电脉冲与OTDR测量所需的光脉冲对应，在一次OTDR测量期间产生q个电脉冲；所述激光器及驱动单元，用于将所述脉冲发生器产生的电脉冲无失真的转换为光脉冲信号；所述模数转换器，用于将表示OTDR测试结果的模拟电信号转换成数字信号，形成测量序列SERi，表示由第i次光脉冲获得的测量序列SER；所述序列累加器，用于将接收到的每n个测量序列SER进行累加和预处理获得一组预处理数据，由此在一次OTDR测量期间获得m组预处理数据，m*n＝q；所述双端口存储器，其一个端口为只写端口，与所述序列累加器相连，由所述序列累加器将获得的每组预处理数据写入，另一个端口为只读端口，用于取走数据以进行后续噪声处理；所述预处理计数器，用于对所述序列累加器获得的预处理数据的组数进行计数，每获得一组预处理数据则产生一个中断信号通知所述自适应滤波器从所述双端口存储器的只读端口读取一组新的预处理数据；所述自适应滤波器，从所述双端口存储器的只读端口读取预处理数据，采用小波变换的自适应滤波方法对所读取的预处理数据进行噪声处理；所述事件判决器，对所述自适应滤波器输出的滤波后的数据进行事件判决；所述预处理数据判决器，根据m组预处理数据经过所述事件判决器后的差异性判决m组预处理数据中的某组是否为正确数据或高信噪比数据。在上述技术方案中，所述序列累加器在对每n个测量序列SER进行累加后进一步进行算术平均计算。在上述技术方案中，所述自适应滤波器采用多分辨率框架进行小波分解，将原始信号X信号分解得到cD1、cD2、cD3、cA3，其中，cD1表示最高频部分，cA3表示最低频部分；然后，对cD1的序列取绝对值排序，得到序列abs(cD1)，然后排序；取噪声恢复门限为排序序列中最大的beta个数值中的最小值，将cD1中绝对值大于噪声恢复门限的数置成噪声平均值，最后以cD2、cD3、cA3和更新后的cD1做小波重建，得到降噪后的信号序列。在上述技术方案中，所述预处理数据判决器，采用的指标评价函数为：EVLij表示对预处理序列j的第i个参数的评价，Pij表示预处理序列j的第i个参数的数值，abs函数为求绝对值的计算，aver表示求取算术平均的计算，averPi表示第i个参数所有m组序列的算术平均，stdPi为第i个参数的准确性衡量标准量；总体评价函数为：abs(EVLj-averEVL)<r*ratio式中，*为乘法计算，ratio表示平均偏差率；求取预处理序列j的所有从1到r个事件参数评价值的和，以EVLj表示第j个序列的总体评价，以averEVL表示所有m组序列总体评价的平均值；m个序列中，由此计算得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于去除OTDR噪声的信号处理系统，其特征在于包括：模数转换器、激光器及驱动单元、序列累加器、预处理计数器、脉冲发生器、双端口存储器、自适应滤波器、事件判决器、预处理数据判决器；其中：所述脉冲发生器，包括用于产生电脉冲的数字电路，所产生的电脉冲与OTDR测量所需的光脉冲对应，在一次OTDR测量期间产生q个电脉冲；所述激光器及驱动单元，用于将所述脉冲发生器产生的电脉冲无失真的转换为光脉冲信号；所述模数转换器，用于将表示OTDR测试结果的模拟电信号转换成数字信号，形成测量序列SERi，表示由第i次光脉冲获得的测量序列SER；所述序列累加器，用于将接收到的每n个测量序列SER进行累加和预处理获得一组预处理数据，由此在一次OTDR测量期间获得m组预处理数据，m*n＝q；所述双端口存储器，其一个端口为只写端口，与所述序列累加器相连，由所述序列累加器将获得的每组预处理数据写入，另一个端口为只读端口，用于取走数据以进行后续噪声处理；所述预处理计数器，用于对所述序列累加器获得的预处理数据的组数进行计数，每获得一组预处理数据则产生一个中断信号通知所述自适应滤波器从所述双端口存储器的只读端口读取一组新的预处理数据；所述自适应滤波器，从所述双端口存储器的只读端口读取预处理数据，采用小波变换的自适应滤波方法对所读取的预处理数据进行噪声处理；所述事件判决器，对所述自适应滤波器输出的滤波后的数据进行事件判决；所述预处理数据判决器，根据m组预处理数据经过所述事件判决器后的差异性判决m组预处理数据中的某组是否为正确数据或高信噪比数据。...

【技术特征摘要】
1.一种应用于去除OTDR噪声的信号处理系统，其特征在于包括：模数转换器、激光器及驱动单元、序列累加器、预处理计数器、脉冲发生器、双端口存储器、自适应滤波器、事件判决器、预处理数据判决器；其中：所述脉冲发生器，包括用于产生电脉冲的数字电路，所产生的电脉冲与OTDR测量所需的光脉冲对应，在一次OTDR测量期间产生q个电脉冲；所述激光器及驱动单元，用于将所述脉冲发生器产生的电脉冲无失真的转换为光脉冲信号；所述模数转换器，用于将表示OTDR测试结果的模拟电信号转换成数字信号，形成测量序列SERi，表示由第i次光脉冲获得的测量序列SER；所述序列累加器，用于将接收到的每n个测量序列SER进行累加和预处理获得一组预处理数据，由此在一次OTDR测量期间获得m组预处理数据，m*n＝q；所述双端口存储器，其一个端口为只写端口，与所述序列累加器相连，由所述序列累加器将获得的每组预处理数据写入，另一个端口为只读端口，用于取走数据以进行后续噪声处理；所述预处理计数器，用于对所述序列累加器获得的预处理数据的组数进行计数，每获得一组预处理数据则产生一个中断信号通知所述自适应滤波器从所述双端口存储器的只读端口读取一组新的预处理数据；所述自适应滤波器，从所述双端口存储器的只读端口读取预处理数据，采用小波变换的自适应滤波方法对所读取的预处理数据进行噪声处理；所述事件判决器，对所述自适应滤波器输出的滤波后的数据进行事件判决；所述预处理数据判决器，根据m组预处理数据经过所述事件判决器后的差异性判决m组预处理数据中的某组是否为正确数据或高信噪比数据。2.根据权利要求1所述的应用于去除OTDR噪声的信号处理系统，其特征在于：所述序列累加器在对每n个测量序列SER进行累加后进一步进行算术平均计算。3.根据权利要求1或2所述的应用于去除OTDR噪声的信号处理系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，张建涛，张翠红，
申请(专利权)人：武汉光迅科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42