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随着科技的进步及社会的发展,人们对安防的需求越来越大,要求也越来越高。分布式光纤入侵探测系统是基于光纤传感技术发展起来的一门新型安防技术,具有灵敏度高、探测距离远、抗电磁干扰、成本低、耐腐蚀等多方面优点,在管道泄露检测、周界安全等领域极具应用前景。特别是在石油、化工等易燃易爆环境下,传统的电子安防设备由于电火花的存在,要做到符合防爆标准,非常困难;而光纤入侵探测使用的光纤传感技术,本身就是防爆的,应用范围更广。
分布式光纤入侵探测技术分为反射型和干涉型两大类,在干涉型分布式光纤传感技术中,双马赫一曾德尔型光纤传感技术因其较优越的定位性能和较低的成本,更受关注。但在工程应用过程中,双马赫一曾德尔型光纤入侵探测系统定位不稳定,缺乏可靠性。本文在此背景下,研究了影响系统定位性能的关键技术,并在嵌入式中实现了该系统。文章具体从以下几个方面进行了研究。第一章阐述了课题研究的背景和意义。第二章介绍了双马赫一曾德尔干涉定位原理,并详细介绍了基于互相关算法求取延时差的原理。第三章分析了影响系统互相关定位性能的一些关键因素,首先分析、对比了三种不同互相关算法的定位效果,最终得出基于FFT的快速互相关是定位性能最好的;其次分析了互相关原始数据长度、干涉信号采样率和相关系数长度对系统定位性能的影响,并对互相关系数长度的选取与传感光纤的长度的关系进行了分析;再次对噪声和干涉信号频率对互相关定位稳定性的影蚋进行了分析,并提出了一种定位自动筛选算法用于提高系统定位精度和稳定性;最后分析了偏振态衰落对系统定位性能的影响,并选择了一种偏振衰落解决方案。第四章在第三章的理论分析基础上,将双.MZ定位算法进行了设计实现;首先对DSP软件开发平台和软件总体方案进行了介绍,然后详细分析了FFT算法原理和软件实现方法,并在。DSP中实现基于FFT的快速互相关定位算法,最后介绍了定位结果自动筛选算法和偏振控制算法在DSP中的实现方法。第五章搭建了系统实验平台,对系统定位原理和定位效果进行了实验验证。第六章对本论文进行总结,总结自己做出的工作,并针对研究的不足提出展望。
本文通过对基于双马赫-曾德尔干涉定位系统的研究,分析了互相关算法的选取,互相关函数参数、干涉信号、偏振衰落等因数对系统定位性能的影响,并提出了一些相应解决方法,提高了系统的定位精度和稳定性。最后在DSP中实现了互相关算法,并通过实验对系统定位性能进行了验证。