椭圆参数估计在光纤干涉传感系统的应用

为解决小信号情况下相位生成载波光纤干涉传感器系统参数校准与估计问题,文章比较了基于误差代数距离的最小二乘拟合方法、含椭圆约束的基于误差代数距离最小二乘拟合方法、基于误差几何距离的最小二乘拟合方法三种椭圆参数拟合方法的性能,为系统参数校准能够选择相应的参数估计方法提供了依据。

基于参数估计的光纤水听器解调系统研究

研究并实现了可工程应用的光纤水听器解调系统,采用相除查找表的PGC解调方案和逐步参数估计的参数提取方法。从理论上详细阐述了参数提取方法原理,并从实验上分析了该方法的稳定性和有效性。实验测试表明1倍频/2倍频相位延迟的提取精度优于5%。光强、伴生调幅和角度修正因子的估算精度分别达到0.5%,2.5%和5%,能够满足实际工程应用要求。所研制的光纤水听器解调系统解调结果谐波分量较少,失真小。相比于标准压电水听器系统,具有很好的线性度。解调系统噪声本底达到-90 dB/Hz@100 Hz和-95 dB/Hz@1 kHz。10 h连续测试,SINAD方差小于1 dB,THD方差约为2 dB,表明系统具有较好的稳定性。上述技术指标,达到了目前工程应用要求。

基于EKF参数估计的光纤水听器PGC解调方法研究

针对光源调制引起的伴生调幅和相位偏移,直流光强、交流光强和调制深度的漂移以及载波相位延迟等因素对干涉型光纤水听器相位生成载波(PGC)解调结果的影响,本文提出了一种同时适用于PGC内调制和外调制的基于扩展卡尔曼滤波(EKF)参数估计的PGC解调方法(PGC-EKF方法)。结合考虑非线性因素影响的PGC解调模型,对传统的PGC解调过程进行改进,并引入基于EKF的椭圆拟合算法对该模型中的各未知参数进行估计;改进了现有任意椭圆一般方程的系数与其对应参数方程中参数的关系式的推导过程,修正了现有推导结果中错误的部分,简化了现有推导结果,并结合本文所用模型特点进行了进一步的推导。对PGC-EKF进行实验验证,结果表明,相比传统的PGC-Atan解调方法,本文提出的PGC-EKF方法将解调结果的信噪比提高了8.84dB,总谐波失真降低了19.25dB,信噪谐波比提高了17.16dB,系统性能有了明显提升。实验结果说明PGC-EKF方法能够比较有效地解调出待测信号,并抑制上述因素引起的波形失真和交流干扰。

光纤水听器相位生成载波解调非线性因素的抑制方法

为了消除非线性因素对相位生成载波解调结果的干扰,降低相位生成载波解调过程中低通滤波器的频响特性对相位生成载波解调结果的影响,该文提出了一种基于扩展卡尔曼滤波椭圆参数估计的相位生成载波微分交叉相乘解调方法。该方法在综合考虑各种非线性因素对相位生成载波微分交叉相乘解调结果的影响的基础上,对传统的相位生成载波微分交叉相乘解调过程进行了改进。经过计算机仿真和实验验证,该文所提出的扩展卡尔曼滤波微分交叉相乘方法能够有效地抑制非线性因素对相位生成载波解调结果的干扰,相比传统的相位生成载波微分交叉相乘方法,其信噪比提高了35.0 dB,总谐波失真降低了30.7 dB,信噪谐波比提高了31.0 dB,且扩展卡尔曼滤波微分交叉相乘方法受解调过程中低通滤波器频响特性的影响较小。

干涉型光纤水听器信号解调算法研究进展

干涉型光纤水听器作为一种新型水听器,与传统水听器相比具有诸多优点,能否精准获取水下声信号与所采用的解调算法密切相关。简要介绍了干涉型光纤水听器的结构及工作原理,重点对干涉型光纤水听器基于相位生成载波(Phase Generated Carrier)以及3×3耦合器解调算法的原理和进展进行了分析对比,阐述了主要解调算法的特点和相对优劣之处,并给出未来可能的研究方向。