光时域反射仪事件检测算法和系统设计

摘要

近年来,光纤通信发展迅速,光纤网络的规模也越来越庞大,由此引起的光纤维护和故障检测工作也就变的越来越严峻。由于传统的由技术人员人工检测的方法具有效率低,费时长,精度低的缺点,使得光纤在线监测系统逐渐成为了主流。本文所做的工作就是设计并实现了光纤在线监测系统的核心模块——OTDR事件检测算法设计和系统实现。
　　首先,对光纤在线监测系统进行了介绍,尤其是对核心的OTDR事件检测模块的工作原理、硬件结构、性能参数以及该检测算法的国内外研究现状进行了详细说明,对本文要检测的光纤事件类型也做了细致的讲解。
　　然后,对OTDR测试返回曲线进行分析,引入了小波方法进行信号去噪,并用小波变换和斜率法相结合的方式进行事件检测的思路。清楚说明了小波分析的原理以及其在信号分析中的优势所在,并对检测过程中用到的多分辨率分析和Mallat算法做了详细的说明。在信号去噪过程中,对小波降噪的几种方法进行了分析和比较,最终选择的是极值阈值法和硬阈值处理结合的方式进行阈值降噪。在事件检测过程中,根据不同事件类型的特点,反射型事件选用小波分析方法检测,而非反射事件选用斜率法进行检测。进行小波分析时,小波基和尺度的选取是很重要的,本文详细阐述了小波基选取的准则,揭示了小波基、突变信号特征与FIR滤波器的深层次关系,基于此实现了小波基和尺度的最佳选取,从而实现了突发事件的精确定位。
　　最后,设计并实现了整个OTDR事件检测系统,并对从数据读入到事件检测结果参输出的全部过程进行了介绍。其中详细介绍了事件衰耗计算方法,以及实际事件检测过程中会出现的鬼影问题和衰耗太大引起的噪声伪事件问题,并说明了他们的解决方法。通过对多条光纤的检测结果说明该检测系统的精确度和可靠性都是很高的,能够满足实际应用要求。

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第一章 绪论

1.1课题目的和意义

1.2光纤在线监测系统

1.3国内外研究现状

1.4本文的研究工作

第二章 OTDR原理和曲线分析

2.1 OTDR的测试原理

2.2 OTDR的硬件结构

2.3 OTDR数据曲线分析

2.4 OTDR性能指标

2.5本章小结

第三章 小波变换基础理论

3.1引言

3.2小波变换理论

3.3多分辨率分析

3.4 Mallat算法

第四章 OTDR事件检测算法设计

4.1引言

4.2小波降噪

4.3小波基及其尺度选取

4.4事件检测

4.5本章小结

第五章 OTDR系统设计和应用

5.1 OTDR事件定位流程

5.2算法实际应用结果

5.3本章小结

第六章 总结与展望

6.1工作总结

6.2工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢