【技术实现步骤摘要】
一种基于字典学习的布里渊光时域分析仪去噪方法与系统
本专利技术属于分布式光纤传感
，更具体地，涉及一种布里渊光时域分析仪去噪方法与系统。
技术介绍
近年来，布里渊光时域分析仪因为可以用来分布式监测光纤应变和温度而备受关注，该分析仪具有空间分辨率高，传感距离长，设备成本低等优点，广泛应用于油气管道泄漏检测，桥梁安全监测和火灾报警等领域。在传感光纤中，脉冲泵浦光通过受激布里渊散射与反向传播的连续探测光相互作用。当这两束光的频率偏移在布里渊增益频谱内时，高频脉冲泵浦光的能量将转移到连续探测光上，布里渊增益谱峰值对应的中心频率称为布里渊频移。由于布里渊频移与温度应力变化呈线性关系，因此可以通过监测布里渊频移实现对光纤温度和应变的分布式测量。若考虑声波在光纤传播过程中的衰减，布里渊增益谱gB(Ω)表现为具有一定宽度的洛伦兹曲线分布：其中g0为峰值增益系数，ΩB为布里渊频移，ΓB为布里渊增益的半高全宽，因而在布里渊光时域分析仪中的布里渊增益谱是冗余的，理想条件下可以使用三个特征值来描述。在实际应用中，布里渊光时域分析仪的传感距离受到系统信噪比的制约。为了增强信噪比提高传...
【技术保护点】
1.一种基于字典学习的布里渊光时域分析仪去噪方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：获得布里渊增益谱，在传感光纤中，使脉冲泵浦光通过受激布里渊散射与反向传播的连续探测光相互作用，通过扫描探测光的频率并检测探测光的强度增益，获得三维布里渊增益谱；步骤二：使用字典学习算法训练所述的三维布里渊增益谱，获得对应于所述三维布里渊增益谱的稀疏表示系数和稀疏表示字典；步骤三：将所述三维布里渊增益谱分解成多个子矩阵块，在布里渊增益谱的局部稀疏表示上添加全局先验条件，利用所述稀疏表示系数和稀疏表示字典进行全局平均；步骤四：将全局平均后的子矩阵块进行重整，得到去噪的布里渊增益谱。
【技术特征摘要】
1.一种基于字典学习的布里渊光时域分析仪去噪方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：获得布里渊增益谱，在传感光纤中，使脉冲泵浦光通过受激布里渊散射与反向传播的连续探测光相互作用，通过扫描探测光的频率并检测探测光的强度增益，获得三维布里渊增益谱；步骤二：使用字典学习算法训练所述的三维布里渊增益谱，获得对应于所述三维布里渊增益谱的稀疏表示系数和稀疏表示字典；步骤三：将所述三维布里渊增益谱分解成多个子矩阵块，在布里渊增益谱的局部稀疏表示上添加全局先验条件，利用所述稀疏表示系数和稀疏表示字典进行全局平均；步骤四：将全局平均后的子矩阵块进行重整，得到去噪的布里渊增益谱。2.如权利要求1所述的基于字典学习的布里渊光时域分析仪去噪方法，其特征在于，所述步骤二中使用K-均值奇异值分解或最优方向法作为字典学习算法。3.如权利要求2所述的基于字典学习的布里渊光时域分析仪去噪方法，其特征在于，在所述字典学习算法的迭代过程中固定稀疏度。4.如权利要求3所述的基于字典学习的布里渊光时域分析仪去噪方法，其特征在于，所述稀疏度设置为3。5.如权利要求1至4任一项所述的基于字典学习的布里渊光时域分析仪去噪方法，其特征在于，所述步骤三中以子块滑动的方式将布里渊增益谱分解成n×n的子矩阵块，其中n为所述子矩阵块的行数和列数。6.如权利要求1至4任一项所述的基于字典学习的布里渊光时域分析仪去噪方法，其特征在于，所述步骤三中的全局先验条件为：其中X为待求的去噪布里渊增益谱，Y为带噪的布里渊增益谱，D为稀疏表示字典，为局部的布里渊增益谱稀疏表示系数，Rij为取块操作符，i和j分别表示子矩阵块在原始布里渊增益谱中的位置，||·||2表示2-范数操作，表示要求去噪布里渊增益谱和带噪布里渊增益谱之间相似度的对数似然全局约束，λ表示拉格朗日系数，表...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐明，谭红秀，吴昊，赵灿，甘霖，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42
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