一种光纤CTD自主解调保障系统技术方案

本发明专利技术公开了一种光纤CTD自主解调保障系统，包括：波长扫描光源、1：2光分路器、光环形器、光电转换器、数据采集卡和开发板输入端，所述波长扫描光源与1：2光分路器的输入端相连，所述1：2光分路器的一个输出口与光环形器的A口相连，另一个所述输出口与光电转换器相连，所述光环形器的B口与需要进行解调的传感器相连。本发明专利技术设计了一种光纤CTD自主解调保障系统，本系统能够挂载在潜/浮标系统、无人艇、水下滑翔器、投弃式海洋界面观测设备等小型化无人平台上，若将该光纤CTD自主解调保障系统与光纤温盐深传感器结合，成为挂载在海洋无人平台的海洋CTD自主监测系统，即可实现远程对特定位置的海水环境的实时监测。定位置的海水环境的实时监测。定位置的海水环境的实时监测。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤CTD自主解调保障系统


[0001]本专利技术涉及海洋环境观测设备
，具体为一种光纤CTD自主解调保障系统。

技术介绍

[0002]海洋环境各要素参量直接影响海洋经济开发、海洋环境保护、海上装备及设备运行效能与安全等海洋相关活动(例如海水温度参数直接决定海洋内波运动规律、海水深度参数式海洋物理状态的重要基础参量)，对海洋声/振动、磁场、温度、盐度、深度等环境要素进行原位、实时、精确监测意义重大。
[0003]在国内外海洋环境检测网络建设来看，潜/浮标系统、无人艇、水下滑翔器、投弃式海洋界面观测设备等小型化自主海洋环境检测平台是构建未来“海洋物联网”的主要平台，在水下、海气界面快速机动组网观测系统建设方面有巨大的优势。目前各型号海洋监测传感器产品多为分立式电学传感器，难以形成多参量监测传感，且国内外技术还有一定差距，部分依赖进口，还存在价格昂贵、体积大、布放困难、容易受电磁干扰等问题。
[0004]由于光纤传感器具有体积较小、精度高、成本低、复用方便等优势特点，研究小型化、智能化能够基于海上无人平台挂载应用的海洋温盐深监测系统对我国海洋环境监测方向的发展有重大意义。但是目前多参量交叉敏感的全光纤海洋温盐深传感器的通用的解调算法不可避免地存在病态矩阵问题，在使用通用的解调算法进行自主解调过程时，解调结果会出现较大的误差，这是想要研发出小型化、智能化能够挂载在海上无人平台上应用的自主海洋温盐深监测系统的一大阻碍。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种光纤CTD自主解调保障系统，本系统能够挂载在潜/浮标系统、无人艇、水下滑翔器、投弃式海洋界面观测设备等小型化无人平台上，若将该光纤CTD自主解调保障系统与光纤温盐深传感器结合，成为挂载在海洋无人平台的海洋CTD自主监测系统，即可实现远程对特定位置的海水环境的实时监测，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种光纤CTD自主解调保障系统，包括：波长扫描光源、1：2光分路器、光环形器、光电转换器、数据采集卡和开发板输入端，所述波长扫描光源与1：2光分路器的输入端相连，所述1：2光分路器的一个输出口与光环形器的A口相连，另一个所述输出口与光电转换器相连，所述光环形器的B口与需要进行解调的传感器相连，所述光环形器的C口与光电转换器相连，所述光电转换器输出端与数据采集卡输入端相连，所述数据采集卡输出端与开发板输入端相连，所述开发板输入端的部件控制信号输出端与波长扫描光源、光电转换器、数据采集卡的控制信号输入端相连。
[0007]优选的，所述开发板输入端具有信号输入模块、部件控制信号发送模块、信号处理解调模块、数据存储模块、网络通信模块和总控制模块，所述信号输入模块用于接收数据采集卡输入的光源原始扫描信号与传感器的输出光谱信号，所述数据存储模块可存储光源原
始扫描光谱数据、信号输入模块发送的传感器的输出光谱信号数据、光源实时波长扫描光谱信号数据和信号处理解调模块发送的传感器解调数据结果。
[0008]优选的，所述信号处理解调模块能调用数据存储模块中的数据，运用光源慢漂自补偿算法、寻峰算法、人工智能算法解调模型对从数据采集卡中获取的光源原始扫描信号和传感器输出光谱数据进行处理。
[0009]优选的，所述网络通信模块负责与网络监测平台的通信，负责接收外界的指令并将其发送到总控制模块中或将数据存储模块中存储的数据上传到网络中。
[0010]优选的，所述部件控制信号发送模块发送模块用给光纤CTD自主解调保障系统中的波长扫描光源、数据采集卡部件发送控制指令。
[0011]优选的，所述总控制模块负责接收从网络通信模块中获取的外界控制指令，和向所述开发板中信号输入模块、部件控制信号发送模块、信号处理解调模块、数据存储模块和网络通信模块发送控制指令。
[0012]优选的，所述光源慢漂自补偿算法通过当前的光源输出光谱数据与记录的光源原始扫描光谱数据进行对比，算出光源的慢漂程度，由此对传感器输出光谱数据进行补偿调整
[0013]优选的，所述寻峰算法能够将光谱数据中的波谷或波峰的信息提取，并将其作为输入送入训练好的人工智能算法解调模型中
[0014]优选的，所述人工智能算法解调模型预先对由多个不同温度、压力、盐度下的传感器的输出光谱数据构成的数据集进行训练，获得光谱信息与温度、压力、盐度的映射关系并建立人工智能算法解调模型
[0015]优选的，所述光纤CTD自主解调保障系统包括温盐深传感器和光纤CTD 自主解调保障系统。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0017]1、该光纤CTD自主解调保障系统操作简单，技术门槛低，只需将特定温盐深传感器下放到水体中后，本自主解调保障系统将实时自主取得探头所在位置的温度、盐度、深度环境参数，并将数据进行自我保存或上传网络的功能。
[0018]2、该光纤CTD自主解调保障系统突破了传统多参量传感器交叉敏感解调的盲区，使用人工智能算法解调模型对传感器进行解调，规避了多参量交叉敏感传感器常用的多参量交叉灵敏矩阵解调算法存在的病态矩阵问题，在传感器的多个传感参量灵敏度相似时也能够进行较小误差的自主式传感。
[0019]3、该光纤CTD自主解调保障系统体积小巧，可挂载在浮标、潜标、波浪滑翔器、无人艇、无人潜航器、无人机等无人平台上，将传感器接入本专利技术即可实现水体温盐深参量自主式获取。
附图说明
[0020]图1为本专利技术光纤CTD自主解调保障系统结构示意图；
[0021]图2为本专利技术不同温度下传感器的输出光谱示例图；
[0022]图3为本专利技术基于开发板各个模块的联系结构示意图；
[0023]图4为本专利技术光纤CTD自主解调保障系统实施例结构示意图。
[0024]图中：101、波长扫描光源；102、1：2光分路器；103、光环形器；104、光电转换器；105、数据采集卡；106、开发板输入端；301、信号输入模块； 302、部件控制信号发送模块；303、信号处理解调模块；304、数据存储模块； 305、网络通信模块；306、总控制模块；401、温盐深传感器；402、光纤CTD 自主解调保障系统。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]实施例一：本专利技术提供一种技术方案：一种光纤CTD自主解调保障系统，包括：波长扫描光源101、1：2光分路器102、光环形器103、光电转换器104、数据采集卡105和开发板输入端106，波长扫描光源101与1：2光分路器102 的输入端相连，1：2光分路器102的一个输出口与光环形器103的A口相连，另一个输出口与光电转换器10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤CTD自主解调保障系统，包括：波长扫描光源、1：2光分路器、光环形器、光电转换器、数据采集卡和开发板输入端，其特征在于：所述波长扫描光源与1：2光分路器的输入端相连，所述1：2光分路器的一个输出口与光环形器的A口相连，另一个所述输出口与光电转换器相连，所述光环形器的B口与需要进行解调的传感器相连，所述光环形器的C口与光电转换器相连，所述光电转换器输出端与数据采集卡输入端相连，所述数据采集卡输出端与开发板输入端相连，所述开发板输入端的部件控制信号输出端与波长扫描光源、光电转换器、数据采集卡的控制信号输入端相连。2.根据权利要求1所述的一种光纤CTD自主解调保障系统，其特征在于：所述开发板输入端具有信号输入模块、部件控制信号发送模块、信号处理解调模块、数据存储模块、网络通信模块和总控制模块，所述信号输入模块用于接收数据采集卡输入的光源原始扫描信号与传感器的输出光谱信号，所述数据存储模块可存储光源原始扫描光谱数据、信号输入模块发送的传感器的输出光谱信号数据、光源实时波长扫描光谱信号数据和信号处理解调模块发送的传感器解调数据结果。3.根据权利要求2所述的一种光纤CTD自主解调保障系统，其特征在于：所述信号处理解调模块能调用数据存储模块中的数据，运用光源慢漂自补偿算法、寻峰算法、人工智能算法解调模型对从数据采集卡中获取的光源原始扫描信号和传感器输出光谱数据进行处理。4.根据权利要求2所述的一种光纤CTD自主解调保障系统，其特征在于：所述网络通信模块负责与网络监...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈裕仁，张书茂，
申请(专利权)人：湖南万维智感科技有限公司，
类型：发明
国别省市：