基于无迹卡尔曼滤波的Φ-OTDR数据实时处理系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于无迹卡尔曼滤波的Φ‑OTDR数据实时处理系统及方法。该系统包括调制信号产生模块、数据采集模块、数据组合读取模块、相位计算模块、数据传递模块、相位解包模块和通信模块。该方法为：三个相邻的脉冲光产生的瑞利回光进入非平衡迈克尔逊干涉仪后，对PZT压电陶瓷施加调制电压，使三路干涉后的RBS分别带有额外相位；信号采集模块采集三路光强信号存入数据组合读取模块，并读取对应探测序列的光强信号；相位计算模块计算出对应的包裹相位，并将数据输入到无迹卡尔曼滤波模块进行相位解包；通信模块将解包完成的相位信息送到上位机。本发明专利技术实现了Φ‑OTDR系统的数据实时处理，提高了相位解包的准确度和抗噪声能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光传感技术和fpga信号处理，特别是一种基于无迹卡尔曼滤波的φ-otdr数据实时处理系统及方法。

技术介绍

1、分布式声学传感(distributed acoustic sensor，das)是一种基于瑞利散射，通过测量由光纤轴向应变的改变引起的光相位变化，从而实现声波感知的传感系统。近年来，das的性能发展迅猛，由于它能够重建光纤任意位置频率和相位等信息而被广泛应用，相位敏感光时域反射计(φ-otdr)是das系统中的一个重要领域，它通过检测背向瑞利散射光(rbs)实现分布式传感。相比于传统光时域反射计系统，φ-otdr使用高相干激光器作为光源，具有更高的灵敏度和响应度。该技术已经广泛应用于周界安全检测、结构健康监测以及水下声源定位等领域。

2、然而，光纤传感注重实时性和准确性，随着传感距离和采样率的提升，对数据处理速度和解包裹的准确性的要求也相应提升，相位解包的正确性、实时性、抗噪声能力始终是一个难以解决的问题，卡尔曼滤波由于其较强的滤波效果和较强的抗噪能力，广泛的应用于信号处理、机器人控制、无人车和无人机等领域，但其涉及的矩本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于无迹卡尔曼滤波的Φ-OTDR数据实时处理系统，其特征在于，包括调制信号产生模块、数据采集模块、数据组合读取模块、相位计算模块、数据传递模块、相位解包模块和通信模块；

2.根据权利要求1所述的基于无迹卡尔曼滤波的Φ-OTDR数据实时处理系统，其特征在于，所述数据组合读取模块包含多个存储单元，用于存储数据；所述存储单元采用双端口RAM，以支持并行读写操作。

3.根据权利要求1所述的基于无迹卡尔曼滤波的Φ-OTDR数据实时处理系统，其特征在于，所述数据组合读取模块采用基于verilog编写的控制程序，控制数据的存储和读取。

4.根据权利要求1所述...

【技术特征摘要】

1.一种基于无迹卡尔曼滤波的φ-otdr数据实时处理系统，其特征在于，包括调制信号产生模块、数据采集模块、数据组合读取模块、相位计算模块、数据传递模块、相位解包模块和通信模块；

2.根据权利要求1所述的基于无迹卡尔曼滤波的φ-otdr数据实时处理系统，其特征在于，所述数据组合读取模块包含多个存储单元，用于存储数据；所述存储单元采用双端口ram，以支持并行读写操作。

3.根据权利要求1所述的基于无迹卡尔曼滤波的φ-otdr数据实时处理系统，其特征在于，所述数据组合读取模块采用基于verilog编写的控制程序，控制数据的存储和读取。

4.根据权利要求1所述的基于无迹卡尔曼滤波的φ-otdr数据实时处理系统，其特征在于，所述相位计算模块包含多个逻辑单元，用于执行数据运算；所述逻辑单元采用流水线技术。

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【专利技术属性】
技术研发人员：崔珂，万嘉怡，苏烔，朱日宏，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：