CN114485900A - 直接探测分布式声波传感系统的无衰落解调方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直接探测分布式声波传感系统的无衰落解调方法，包括：首先，获取探测脉冲，在前处理模块对探测脉冲进行过采样采集处理、低通滤波处理和微分计算处理得到第一输出结果；然后，在交叉相乘模块对第一输出结果进行相位解调交叉运算，得到强度输出项和交叉输出项；其次，在抽取模块对强度输出项和交叉输出项进行矩阵维度转化得到第二输出结果；在光纤空间区域划分模块对第二输出结果进行除法计算得到第一矩阵；最后，在后处理模块对第一矩阵进行光矢量加权叠加运算、低通滤波运算和时间维度数据点重组得到解调相位矩阵。在保证有效抑制衰落噪声的同时，无需额外的器件或光纤加入，系统复杂度低，有效降低了使用成本。

Description

直接探测分布式声波传感系统的无衰落解调方法

技术领域

本发明涉及光纤分布式传感技术领域，尤其是涉及一种直接探测分布式声波传感系统的无衰落解调方法。

背景技术

近年来，基于

-OTDR(

-Optical Time Domain Reflectometry，相敏光时域反射计)的光纤分布式声波传感系统(DAS)在多个应用领域得到应用，包括管道监测、资源勘探、地震检测、水声测量以及铁路安全等。其对光纤上的散射光相位进行解调，进而由相位信息表征作用在光纤上的外界声波信息。其中分为直接探测和相干探测两种类型的传感系统，直接探测系统中通常由基于3*3解调方法和PGC解调方法组成。然而，由于注入光纤中的脉冲为高相干性光脉冲，脉冲内的瑞利散射点之间干涉会产生干涉相消的现象，造成光强度相干衰落的出现。此外，干涉仪两臂之间偏振态不匹配会造成偏振衰落现象。相干衰落和偏振衰落极大的影响了光相位解调的准确度，进而使得光纤分布式声波传感系统信噪比降低，甚至出现传感死区。

为消除衰落影响，现有方法多采用多种多样的分集方式，包括频率分集、波长分集、偏振分集、空分复用等方式，也有将通信中的编码引入到相干系统中实现衰落抑制。然而上述方法增加了系统成本与复杂度，衰落抑制效果受限于分集数目。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种直接探测分布式声波传感系统的无衰落解调方法，解决现有技术中系统成本与复杂度高，衰落抑制效果受限于分集数目的技术问题。

为达到上述技术目的，第一方面，本发明的技术方案提供一种直接探测分布式声波传感系统的无衰落解调方法，包括以下步骤:

获取探测脉冲，在前处理模块对所述探测脉冲进行过采样采集处理、低通滤波处理和微分计算处理得到第一输出结果；

在交叉相乘模块对所述第一输出结果进行相位解调交叉运算，得到强度输出项和交叉输出项；

在抽取模块对所述强度输出项和所述交叉输出项进行矩阵维度转化得到第二输出结果；

在光纤空间区域划分模块对所述第二输出结果进行除法计算得到第一矩阵；

在后处理模块对所述第一矩阵进行光矢量加权叠加运算、低通滤波运算和时间维度数据点重组得到解调相位矩阵。

与现有技术相比，本发明提供的直接探测分布式声波传感系统的无衰落解调方法的有益效果包括：

首先，获取探测脉冲，在前处理模块对所述探测脉冲进行过采样采集处理、低通滤波处理和微分计算处理得到第一输出结果；然后，在交叉相乘模块对所述第一输出结果进行相位解调交叉运算，得到强度输出项和交叉输出项；其次，在抽取模块对所述强度输出项和所述交叉输出项进行矩阵维度转化得到第二输出结果；在光纤空间区域划分模块对所述第二输出结果进行除法计算得到第一矩阵；最后，在后处理模块对所述第一矩阵进行光矢量加权叠加运算、低通滤波运算和时间维度数据点重组得到解调相位矩阵。

本发明提供的基于直接探测分布式声波传感系统的无衰落解调方法，在采集端通过过采样方式降低了系统的采集欠采样引入的噪声，通过光矢量加权叠加的方式将光强极弱点所带来的影响降到最低，相位值由光强极大点贡献，解调信噪比高；在保证有效抑制衰落噪声的同时，无需额外的器件或光纤加入，系统复杂度低，有效降低了使用成本。

根据本发明的一些实施例，所述过采样采集处理包括步骤：

3个独立通道采集卡以采样率为q倍于目标采样率f的q×f进行采集，得到3个过采样输出。

根据本发明的一些实施例，所述低通滤波处理和所述微分计算处理，包括步骤：

设定截止频率对3个所述过采样输出进行低通滤波处理得到3个低通滤波输出；

对3个所述低通滤波输出进行微分计算得到所述第一输出结果。

根据本发明的一些实施例，所述强度输出项表示为X矩阵，所述交叉输出项表示为Y矩阵，对所述X矩阵和所述Y矩阵的第i列的q×k个数据，以q为间隔等间隔划分为k个包含q个数据点的数据包；

在各个所述数据包中，选取X值最大值，并保留与所述X矩阵位置相一致的Y值；

将选取后的所述X值最大值和所述Y值进行矩阵维度转化得到所述第二输出结果。

根据本发明的一些实施例，对所述第一矩阵的第i列的k个数据，以k/n为间隔划分为n个包含k/n个数据点的数据包；

对各个所述数据包，选取前w个数据，其中w<k/n，按照光强度权重进行光矢量加权叠加，将一个数据包合成为一个数据点：

每个所述数据包所述数据点按照原顺序排列组合为光矢量加权矩阵。

第二方面，本发明的技术方案提供一种无衰落解调系统，包括：

前处理模块，所述前处理模块用于获取探测脉冲，并进行过采样采集处理、低通滤波处理和微分计算处理得到第一输出结果；

交叉相乘模块，与所述前处理模块通信连接，所述交叉相乘模块用于对所述第一输出结果进行相位解调交叉运算，得到强度输出项和交叉输出项；

抽取模块，与所述交叉相乘模块通信连接，所述抽取模块用于对所述强度输出项和所述交叉输出项进行矩阵维度转化得到第二输出结果；

光纤空间区域划分模块，与所述抽取模块通信连接，所述光纤空间区域划分模块用于对所述第二输出结果进行除法计算得到第一矩阵；

后处理模块，与所述光纤空间区域划分模块通信连接，所述后处理模块用于对所述第一矩阵进行光矢量加权叠加运算、低通滤波运算和时间维度数据点重组得到解调相位矩阵。

根据本发明的一些实施例，所述前处理模块包括：

过采样采集单元，所述过采样采集单元用于对所述探测脉冲进行过采样采集处理得到过采样输出；

低通滤波单元，与所述过采样采集单元通信连接，所述低通滤波单元用于对所述过采样输出进行低通滤波处理得到低通滤波输出；

微分计算单元，与所述低通滤波单元通信连接，所述微分计算单元用于对所述低通滤波输出进行计算得到所述第一输出结果。

根据本发明的一些实施例，所述后处理模块包括：

光矢量加权叠加运算单元，用于对所述第一矩阵进行光矢量加权叠加运算得到光矢量加权矩阵；

低通滤波运算单元，与所述光矢量加权叠加运算单元通信连接，所述低通滤波运算单元用于对所述光矢量加权矩阵进行低通滤波运算得到低通滤波矩阵；

时间维度数据点重组单元，与所述低通滤波运算单元通信连接，所述时间维度数据点重组单元用于对所述低通滤波矩阵进行时间维度数据点重组得到所述解调相位矩阵。

第三方面，本发明的技术方案提供一种无衰落解调系统，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面中任意一项所述的直接探测分布式声波传感系统的无衰落解调方法。

第四方面，本发明的技术方案提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如第一方面中任意一项所述的直接探测分布式声波传感系统的无衰落解调方法。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中摘要附图要与说明书附图的其中一幅完全一致：

图1为本发明一个实施例提供的直接探测分布式声波传感系统的无衰落解调方法的流程图；

图2为本发明另一个实施例提供的无衰落解调系统的结构图；

图3为本发明另一个实施例提供的无衰落解调系统的结构图；

图4为本发明另一个实施例提供的无衰落解调系统的结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，虽然在系统示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于系统中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

本发明提供了一种直接探测分布式声波传感系统的无衰落解调方法，在采集端通过过采样方式降低了系统的采集欠采样引入的噪声，通过光矢量加权叠加的方式将光强极弱点所带来的影响降到最低，相位值由光强极大点贡献，解调信噪比高；在保证有效抑制衰落噪声的同时，无需额外的器件或光纤加入，系统复杂度低，有效降低了使用成本。

下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。

参照图1，图1为本发明一个实施例提供的直接探测分布式声波传感系统的无衰落解调方法的流程图，直接探测分布式声波传感系统的无衰落解调方法包括但是不仅限于步骤S110至步骤S150。

步骤S110，获取探测脉冲，在前处理模块对探测脉冲进行过采样采集处理、低通滤波处理和微分计算处理得到第一输出结果；

步骤120，在交叉相乘模块对第一输出结果进行相位解调交叉运算，得到强度输出项和交叉输出项；

步骤130，在抽取模块对强度输出项和交叉输出项进行矩阵维度转化得到第二输出结果；

步骤140，在光纤空间区域划分模块对第二输出结果进行除法计算得到第一矩阵；

步骤150，在后处理模块对第一矩阵进行光矢量加权叠加运算、低通滤波运算和时间维度数据点重组得到解调相位矩阵。

在一实施例中，首先，获取探测脉冲，在前处理模块对探测脉冲进行过采样采集处理、低通滤波处理和微分计算处理得到第一输出结果；然后，在交叉相乘模块对第一输出结果进行相位解调交叉运算，得到强度输出项和交叉输出项；其次，在抽取模块对强度输出项和交叉输出项进行矩阵维度转化得到第二输出结果；在光纤空间区域划分模块对第二输出结果进行除法计算得到第一矩阵；最后，在后处理模块对第一矩阵进行光矢量加权叠加运算、低通滤波运算和时间维度数据点重组得到解调相位矩阵。本发明提供的基于直接探测分布式声波传感系统的无衰落解调方法，在采集端通过过采样方式降低了系统的采集欠采样引入的噪声，通过光矢量加权叠加的方式将光强极弱点所带来的影响降到最低，相位值由光强极大点贡献，解调信噪比高；在保证有效抑制衰落噪声的同时，无需额外的器件或光纤加入，系统复杂度低，有效降低了使用成本。

在一实施例中，首先，获取探测脉冲，在前处理模块对探测脉冲进行过采样采集处理、低通滤波处理和微分计算处理得到第一输出结果；然后，在交叉相乘模块对第一输出结果进行相位解调交叉运算，得到强度输出项和交叉输出项；其次，在抽取模块对强度输出项和交叉输出项进行矩阵维度转化得到第二输出结果；在光纤空间区域划分模块对第二输出结果进行除法计算得到第一矩阵；最后，在后处理模块对第一矩阵进行光矢量加权叠加运算、低通滤波运算和时间维度数据点重组得到解调相位矩阵。过采样采集处理包括步骤：3个独立通道采集卡以采样率为q倍于目标采样率f的q×f进行采集，得到3个过采样输出。可以是通过三个独立通道采集卡以采样率为q倍于目标采样率f的q×f进行采集，所得光纤散射信号采样点数为目标点数k的q倍。采集模块含隔直单元，以去除直流分量。

在一实施例中，首先，获取探测脉冲，在前处理模块对探测脉冲进行过采样采集处理、低通滤波处理和微分计算处理得到第一输出结果；然后，在交叉相乘模块对第一输出结果进行相位解调交叉运算，得到强度输出项和交叉输出项；其次，在抽取模块对强度输出项和交叉输出项进行矩阵维度转化得到第二输出结果；在光纤空间区域划分模块对第二输出结果进行除法计算得到第一矩阵；最后，在后处理模块对第一矩阵进行光矢量加权叠加运算、低通滤波运算和时间维度数据点重组得到解调相位矩阵。过采样采集处理包括步骤：3个独立通道采集卡以采样率为q倍于目标采样率f的q×f进行采集，得到3个过采样输出。低通滤波处理和微分计算处理，包括步骤：设定截止频率对3个过采样输出进行低通滤波处理得到3个低通滤波输出；对3个低通滤波输出进行微分计算得到第一输出结果。

在一实施例中，首先，获取探测脉冲，在前处理模块对探测脉冲进行过采样采集处理、低通滤波处理和微分计算处理得到第一输出结果；然后，在交叉相乘模块对第一输出结果进行相位解调交叉运算，得到强度输出项和交叉输出项；其次，在抽取模块对强度输出项和交叉输出项进行矩阵维度转化得到第二输出结果；在光纤空间区域划分模块对第二输出结果进行除法计算得到第一矩阵；最后，在后处理模块对第一矩阵进行光矢量加权叠加运算、低通滤波运算和时间维度数据点重组得到解调相位矩阵。强度输出项表示为X矩阵，交叉输出项表示为Y矩阵，对X矩阵和Y矩阵的第i列的q×k个数据，以q为间隔等间隔划分为k个包含q个数据点的数据包；在各个数据包中，选取X值最大值，并保留与X矩阵位置相一致的Y值；将选取后的X值最大值和Y值进行矩阵维度转化得到第二输出结果。

在一实施例中，首先，获取探测脉冲，在前处理模块对探测脉冲进行过采样采集处理、低通滤波处理和微分计算处理得到第一输出结果；然后，在交叉相乘模块对第一输出结果进行相位解调交叉运算，得到强度输出项和交叉输出项；其次，在抽取模块对强度输出项和交叉输出项进行矩阵维度转化得到第二输出结果；在光纤空间区域划分模块对第二输出结果进行除法计算得到第一矩阵；最后，在后处理模块对第一矩阵进行光矢量加权叠加运算、低通滤波运算和时间维度数据点重组得到解调相位矩阵。对第一矩阵的第i列的k个数据，以k/n为间隔划分为n个包含k/n个数据点的数据包；对各个数据包，选取前w个数据，其中w<k/n，按照光强度权重进行光矢量加权叠加，将一个数据包合成为一个数据点：每个数据包数据点按照原顺序排列组合为光矢量加权矩阵。

在一实施例中，基于直接探测分布式声波传感系统的无衰落解调方法针对目标输出解调相位矩阵Φ(n,m)，以p倍探测脉冲数注入传感光纤，接收处理端包括以下步骤：

步骤S1，在前处理模块包含过采样采集、低通滤波、微分三个过程。过采样采集，三个通道以目标采样率f的q倍进行采集，得到三个输出I1(q×k,p×m)、I2(q×k,p×m)、I3(q×k,p×m)；接着，以f/2为截止频率进行低通滤波，得到三个输出J1(q×k,p×m)、J2(q×k,p×m)、J3(q×k,p×m)；最后，沿矩阵第二维度对上述三个输出进行微分，得到J1’(q×k,p×m)、J2’(q×k,p×m)、J3’(q×k,p×m)；

步骤S2，在交叉相乘模块输入为J1(q×k,p×m)、J2(q×k,p×m)、J3(q×k,p×m)、J1’(q×k,p×m)、J2’(q×k,p×m)、J3’(q×k,p×m)，对其进行3*3相位解调交叉运算，得到强度项X(q×k,p×m)和交叉项Y(q×k,p×m)两个输出；

步骤S3，在抽取模块对于强度项X(q×k,p×m)和交叉项Y(q×k,p×m)，设置一个初始变量i＝1，对于X(q×k,p×m)和Y(q×k,p×m)的第i列，每相邻q行划分为一个区域，选取X(q×k,i)中的最大值保留，以及与其对应位置的Y值。完成后判断i是否等于p×m，等于则进入S4，不等于则计算i＝i+1后继续返回运算。此过程完成后，矩阵维度转化为k×(p×m)，输出为X’(k,p×m)和Y’(k,p×m)；

步骤S4，在光纤空间区域划分模块将X’(k,p×m)和Y’(k,p×m)进行除法运算Y’(k,p×m)/X’(k,p×m)得到T(k,p×m)，按照空间分辨率将矩阵T(k,p×m)以行维度划分为n个区域，每个区域含k/n行数据；

步骤S5，在后处理模块设置一个初始变量i＝1，对矩阵T(k,p×m)第i列的各个区域的k/n行数据进行光矢量加权叠加运算将行数压缩至n行，完成后判断i是否等于p×m，等于则输出结果为G(n,p×m)，不等于则i＝i+1继续返回运算；对G(n,p×m)的各个列进行低通滤波运算，输出结果为G’(n,p×m)；完成后输入到时间重构模块进行时间维度数据点重组，对于G’(n,p×m)，按照间隔p将矩阵列数等间隔划分为m个区域，每个区域含p列数据；对于每个区域，p列数据进行叠加运算，将p列合成为1列。最终输出为Φ(n,m)。

抽取模块抽取压缩矩阵行数的过程为：

步骤D1，对X和Y的第i列的q×k个数据，以q为间隔等间隔划分为k个包含q个数据点的数据包；

步骤D2，对于步骤D1中生成的各个数据包，选取X值最大者，并保留与其矩阵位置相一致的Y值；

步骤D3，将选取完之后的X和Y值分别按照原顺序排列组合为矩阵X’(k,p×m)和Y’(k,p×m)。

后处理模块中光矢量加权叠加运算过程为：

步骤S1，对输入矩阵T(k,p×m)的第i列的k个数据，以k/n为间隔划分为n个包含k/n个数据点的数据包；

步骤S2，对步骤S1中生成的各个数据包，选取前w个数据，其中w<k/n，按照光强度权重进行光矢量加权叠加，将一个数据包合成为一个数据点s：

步骤S3，将步骤S2所获得每个数据包的s值分别按照原顺序排列组合为G(n,p×m)。

后处理模块中的时间重构模块，运算过程为：

步骤B1，对输入矩阵G’(n,p×m)，以间隔p等间隔将其划分为m个包含p列数据的区域；

步骤B2，对于步骤B1中的每个区域，将p列数据以列为单位进行累加，将p列数据合成为1列；

步骤B3，将步骤B2中的合成列按原顺序排列组合成为最终输出矩阵Φ(n,m)。

参考图2，图2为本发明另一个实施例提供的无衰落解调系统的结构图。

在一实施例中，无衰落解调系统包括：前处理模块，前处理模块用于获取探测脉冲，并进行过采样采集处理、低通滤波处理和微分计算处理得到第一输出结果；交叉相乘模块，与前处理模块通信连接，交叉相乘模块用于对第一输出结果进行相位解调交叉运算，得到强度输出项和交叉输出项；抽取模块，与交叉相乘模块通信连接，抽取模块用于对强度输出项和交叉输出项进行矩阵维度转化得到第二输出结果；光纤空间区域划分模块，与抽取模块通信连接，光纤空间区域划分模块用于对第二输出结果进行除法计算得到第一矩阵；后处理模块，与光纤空间区域划分模块通信连接，后处理模块用于对第一矩阵进行光矢量加权叠加运算、低通滤波运算和时间维度数据点重组得到解调相位矩阵。

参考图3，图3为本发明另一个实施例提供的无衰落解调系统的结构图。

在一实施例中，无衰落解调系统包括：前处理模块，前处理模块用于获取探测脉冲，并进行过采样采集处理、低通滤波处理和微分计算处理得到第一输出结果；交叉相乘模块，与前处理模块通信连接，交叉相乘模块用于对第一输出结果进行相位解调交叉运算，得到强度输出项和交叉输出项；抽取模块，与交叉相乘模块通信连接，抽取模块用于对强度输出项和交叉输出项进行矩阵维度转化得到第二输出结果；光纤空间区域划分模块，与抽取模块通信连接，光纤空间区域划分模块用于对第二输出结果进行除法计算得到第一矩阵；后处理模块，与光纤空间区域划分模块通信连接，后处理模块用于对第一矩阵进行光矢量加权叠加运算、低通滤波运算和时间维度数据点重组得到解调相位矩阵。

前处理模块包括：过采样采集单元，过采样采集单元用于对探测脉冲进行过采样采集处理得到过采样输出；低通滤波单元，与过采样采集单元通信连接，低通滤波单元用于对过采样输出进行低通滤波处理得到低通滤波输出；微分计算单元，与低通滤波单元通信连接，微分计算单元用于对低通滤波输出进行计算得到第一输出结果。

参考图4，图4为本发明另一个实施例提供的无衰落解调系统的结构图。

在一实施例中，无衰落解调系统包括：前处理模块，前处理模块用于获取探测脉冲，并进行过采样采集处理、低通滤波处理和微分计算处理得到第一输出结果；交叉相乘模块，与前处理模块通信连接，交叉相乘模块用于对第一输出结果进行相位解调交叉运算，得到强度输出项和交叉输出项；抽取模块，与交叉相乘模块通信连接，抽取模块用于对强度输出项和交叉输出项进行矩阵维度转化得到第二输出结果；光纤空间区域划分模块，与抽取模块通信连接，光纤空间区域划分模块用于对第二输出结果进行除法计算得到第一矩阵；后处理模块，与光纤空间区域划分模块通信连接，后处理模块用于对第一矩阵进行光矢量加权叠加运算、低通滤波运算和时间维度数据点重组得到解调相位矩阵。

后处理模块包括：光矢量加权叠加运算单元，用于对第一矩阵进行光矢量加权叠加运算得到光矢量加权矩阵；低通滤波运算单元，与光矢量加权叠加运算单元通信连接，低通滤波运算单元用于对光矢量加权矩阵进行低通滤波运算得到低通滤波矩阵；时间维度数据点重组单元，与低通滤波运算单元通信连接，时间维度数据点重组单元用于对低通滤波矩阵进行时间维度数据点重组得到解调相位矩阵。

本发明还提供了一种无衰落解调系统，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上述的直接探测分布式声波传感系统的无衰落解调方法。

处理器和存储器可以通过总线或者其他方式连接。

存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序以及非暂态性计算机可执行程序。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

需要说明的是，本实施例中的无衰落解调系统，可以包括有业务处理模块、边缘端数据库、服务端版本信息寄存器、数据同步模块，处理器执行计算机程序时实现如上述应用在无衰落解调系统的直接探测分布式声波传感系统的无衰落解调方法。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

此外，本发明的一个实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个处理器或控制器执行，例如，被上述终端实施例中的一个处理器执行，可使得上述处理器执行上述实施例中的直接探测分布式声波传感系统的无衰落解调方法。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本发明权利要求所限定的范围内。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种直接探测分布式声波传感系统的无衰落解调方法，其特征在于，包括以下步骤:

获取探测脉冲，在前处理模块对所述探测脉冲进行过采样采集处理、低通滤波处理和微分计算处理得到第一输出结果；

在交叉相乘模块对所述第一输出结果进行相位解调交叉运算，得到强度输出项和交叉输出项；

在抽取模块对所述强度输出项和所述交叉输出项进行矩阵维度转化得到第二输出结果；

在光纤空间区域划分模块对所述第二输出结果进行除法计算得到第一矩阵；

在后处理模块对所述第一矩阵进行光矢量加权叠加运算、低通滤波运算和时间维度数据点重组得到解调相位矩阵。

2.根据权利要求1所述的直接探测分布式声波传感系统的无衰落解调方法，其特征在于，所述过采样采集处理包括步骤：

3个独立通道采集卡以采样率为q倍于目标采样率f的q×f进行采集，得到3个过采样输出。

3.根据权利要求2所述的直接探测分布式声波传感系统的无衰落解调方法，其特征在于，所述低通滤波处理和所述微分计算处理，包括步骤：

设定截止频率对3个所述过采样输出进行低通滤波处理得到3个低通滤波输出；

对3个所述低通滤波输出进行微分计算得到所述第一输出结果。

4.根据权利要求1所述的直接探测分布式声波传感系统的无衰落解调方法，其特征在于，所述强度输出项表示为X矩阵，所述交叉输出项表示为Y矩阵，对所述X矩阵和所述Y矩阵的第i列的q×k个数据，以q为间隔等间隔划分为k个包含q个数据点的数据包；

在各个所述数据包中，选取X值最大值，并保留与所述X矩阵位置相一致的Y值；

将选取后的所述X值最大值和所述Y值进行矩阵维度转化得到所述第二输出结果。

5.根据权利要求1所述的直接探测分布式声波传感系统的无衰落解调方法，其特征在于，对所述第一矩阵的第i列的k个数据，以k/n为间隔划分为n个包含k/n个数据点的数据包；

对各个所述数据包，选取前w个数据，其中w<k/n，按照光强度权重进行光矢量加权叠加，将一个所述数据包合成为一个数据点：

每个所述数据包所述数据点按照原顺序排列组合为光矢量加权矩阵。

6.一种无衰落解调系统，其特征在于，包括：

前处理模块，所述前处理模块用于获取探测脉冲，并进行过采样采集处理、低通滤波处理和微分计算处理得到第一输出结果；

交叉相乘模块，与所述前处理模块通信连接，所述交叉相乘模块用于对所述第一输出结果进行相位解调交叉运算，得到强度输出项和交叉输出项；

抽取模块，与所述交叉相乘模块通信连接，所述抽取模块用于对所述强度输出项和所述交叉输出项进行矩阵维度转化得到第二输出结果；

光纤空间区域划分模块，与所述抽取模块通信连接，所述光纤空间区域划分模块用于对所述第二输出结果进行除法计算得到第一矩阵；

后处理模块，与所述光纤空间区域划分模块通信连接，所述后处理模块用于对所述第一矩阵进行光矢量加权叠加运算、低通滤波运算和时间维度数据点重组得到解调相位矩阵。

7.根据权利要求6所述的一种无衰落解调系统，其特征在于，所述前处理模块包括：

过采样采集单元，所述过采样采集单元用于对所述探测脉冲进行过采样采集处理得到过采样输出；

低通滤波单元，与所述过采样采集单元通信连接，所述低通滤波单元用于对所述过采样输出进行低通滤波处理得到低通滤波输出；

微分计算单元，与所述低通滤波单元通信连接，所述微分计算单元用于对所述低通滤波输出进行计算得到所述第一输出结果。

8.根据权利要求6所述的一种无衰落解调系统，其特征在于，所述后处理模块包括：

光矢量加权叠加运算单元，用于对所述第一矩阵进行光矢量加权叠加运算得到光矢量加权矩阵；

低通滤波运算单元，与所述光矢量加权叠加运算单元通信连接，所述低通滤波运算单元用于对所述光矢量加权矩阵进行低通滤波运算得到低通滤波矩阵；

时间维度数据点重组单元，与所述低通滤波运算单元通信连接，所述时间维度数据点重组单元用于对所述低通滤波矩阵进行时间维度数据点重组得到所述解调相位矩阵。

9.一种无衰落解调系统，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5中任意一项所述的直接探测分布式声波传感系统的无衰落解调方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如权利要求1至5中任意一项所述的直接探测分布式声波传感系统的无衰落解调方法。

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