基于递推最小二乘算法的光纤振动定位系统

发布时间：2021-01-28 18:11

　　为了解决光纤振动定位算法中互相关稳定性差、最小均方收敛速度慢的问题,采用递推最小二乘算法、滑动平均原理、早迟门原理,设计了一套稳定且响应迅速的光纤振动定位系统。光路部分基于双马赫-曾德尔干涉结构,硬件平台以高速采集板结合现场可编程门阵列实现定位。在一段160m的光路上进行重复敲击实验,对取得的振动数据分多段分别计算定位结果,去除最大值、最小值后剩余定位结果取平均值以提高定位精度。结果表明,相对于互相关,递推最小二乘随着迭代次数增加,单次定位结果稳定不会发生偏移,且其定位收敛速度是最小均方的3倍左右;在采样率为10MHz时,系统实际响应时间约0.3s,定位误差范围在±6m,且定位稳定可靠。该研究对于光纤定位系统中定位算法的改进、定位精度的提高是有积极意义的。 

【文章来源】：激光技术. 2020,44(02)北大核心

【文章页数】：6 页

【文章目录】：
引 言
1 光纤定位系统原理阐述
    1.1 双马赫-曾德尔定位原理
    1.2 RLS算法及横式滤波器估计时延原理
        （1）初始n=0时刻值:
        （2）更新滤波器系数矢量W（n）:
        （3）更新迭代矩阵C（n）:
    1.3 早迟门原理
2 系统硬件平台及定位算法实现
    2.1 光纤定位系统硬件平台
    2.2 实现定位的FPGA结构
        2.2.1 振动起点识别
        2.2.2 RLS算法FPGA实现
        2.2.3 滑动平均处理及早迟门
    2.3 定位结果处理
3 实验结果
    3.1 simulink中定位算法对比仿真
    3.2 FPGA定位结果
4 结 论


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于LMS算法和线性插值的光纤扰动定位系统[J]. 刘仁华,罗义军.  光通信技术. 2019(04)
[2]基于FPGA的光纤振动定位系统的设计与实现[J]. 罗义军,方理.  电子技术应用. 2018(10)
[3]双马赫-曾德尔分布式光纤扰动监测系统设计[J]. 崔光磊,衣文索,张叶浩,牛卫丛.  吉林大学学报(信息科学版). 2017(06)
[4]基于二次相关算法的双M-Z光纤传感器的定位方法[J]. 杨顺智,张志勇,邵理阳,闫连山.  光子学报. 2017(07)
[5]基于光纤振动传感器与FPGA的石油管道安防系统[J]. 张晖,吕宏伟,冯进良,才存良.  长春理工大学学报(自然科学版). 2016(03)
[6]一种低误报率的新型光纤分布式振动传感系统[J]. 林文台,梁生,娄淑琴,盛新志,王鹏,张颜.  红外与激光工程. 2015(06)
[7]基于双M-Z干涉仪的光纤周界防护系统[J]. 姜霁珊,江毅,刘达,王素梅,李晓炜.  光学技术. 2015(03)
[8]互相关运算算法在微传感器检测中的应用[J]. 薛迎勃,李宏.  电子设计工程. 2015(01)
[9]滑动平均模型的最小二乘辨识方法比较研究[J]. 周毅,丁锋.  科学技术与工程. 2007(18)
[10]早迟门同步器跟踪速度的改进方法[J]. 王君,安建平.  电路与系统学报. 2005(06)



本文编号：3005446