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golay编码差分吸收相干激光雷达研究

光电工程 2019年第7期46卷 52-60页

作者：胡以华董骁赵楠翔国防科技大学电子对抗学院脉冲功率激光技术国家重点实验室安徽合肥230037 国防科技大学电子对抗学院电子制约技术安徽省重点实验室安徽合肥230037

针对差分吸收相干激光雷达在CO2浓度反演时对信号的高信噪比需求,研究了一种基于golay脉冲编码的差分吸收相干激光雷达及其解码方法,以改善系统信噪比,降低浓度反演误差。分析了采用脉冲编码技术对传统大气后向散射信号相干探测信噪比... 详细信息

针对差分吸收相干激光雷达在CO2浓度反演时对信号的高信噪比需求,研究了一种基于golay脉冲编码的差分吸收相干激光雷达及其解码方法,以改善系统信噪比,降低浓度反演误差。分析了采用脉冲编码技术对传统大气后向散射信号相干探测信噪比的编码增益,研究了编码增益随本振光功率、编码长度和3dB耦合器分束比的变化规律,本振光功率越高、分束比偏离50%越多,则编码增益越低,且在实际系统中,存在最优的编码长度。当本振光逐渐增强时,热噪声对系统的影响逐渐降低,相干探测系统存在最优的本振光功率,该功率与回波无关仅与系统的噪声水平有关。脉冲编码后最优本振光功率相对于单脉冲探测时下降,但其探测信噪比仍优于单脉冲探测,当3dB耦合器分束比为0.495时,最优本振光功率为0.93mW。脉冲编码后,系统对CO2的有效探测距离增加,且在1041010范围内进行脉冲积累时,相较于原系统距离增长率大于15%。

关键词：相干激光雷达差分吸收 golay编码编码增益

APD检测golay编码BOTDR系统的建模分析与优化设计

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红外与激光工程 2017年第11期46卷 246-253页

作者：李永倩王文平李晓娟范寒柏华北电力大学电子与通信工程系河北保定071003

针对传统单脉冲布里渊光时域反射系统信号微弱、性能提升受限的问题,提出了一种雪崩光电二极管(APD)检测器本地外差检测的格雷(golay)编码布里渊光时域反射系统。分析了golay码应用于该系统的编解码原理及系统外差检测原理,讨论了光纤... 详细信息

针对传统单脉冲布里渊光时域反射系统信号微弱、性能提升受限的问题,提出了一种雪崩光电二极管(APD)检测器本地外差检测的格雷(golay)编码布里渊光时域反射系统。分析了golay码应用于该系统的编解码原理及系统外差检测原理,讨论了光纤受激布里渊散射阈值对编码系统平均入纤功率的限制,推导了系统信噪比的数学表达式,研究系统信噪比与APD倍增因子、编码长度的关系,分别得到了APD最佳倍增因子和系统最佳编码长度的表达式。MATLAB仿真结果表明,选用带宽为500 MHz的APD光电检测器和峰值功率50 m W、脉冲宽度100 ns的入纤脉冲时,系统APD倍增因子和编码长度均存在最佳值,系统最佳编码长度的确定不仅依赖于系统的散粒噪声和热噪声功率,还由光纤受激布里渊散射阈值共同决定。经优化计算得,该系统的APD最佳倍增因子为5,最佳编码长度为128位时,在25 km光纤末端的系统信噪比比传统单脉冲系统提高了26.42 d B,温度和应变分辨率分别达到了1.60℃和35.48。

关键词：布里渊散射外差检测 golay编码 APD最佳倍增因子最佳编码长度

golay编码多波长BOTDR系统的理论和实验研究

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Golay编码多波长BOTDR系统的理论和实验研究

作者：韩雪华北电力大学

学位级别：硕士

布里渊光时域反射计(BOTDR)凭借其单端测量、结构简单、测量精度高和定位准确等优点受到了国内外研究人员的广泛关注与研究,但是传统单脉冲BOTDR系统的信噪比低,其测量精度、动态范围和空间分辨率等性能指标有待进一步提高。本文围绕Go... 详细信息

布里渊光时域反射计(BOTDR)凭借其单端测量、结构简单、测量精度高和定位准确等优点受到了国内外研究人员的广泛关注与研究,但是传统单脉冲BOTDR系统的信噪比低,其测量精度、动态范围和空间分辨率等性能指标有待进一步提高。本文围绕golay编码多波长BOTDR系统进行理论和实验研究,改善了传统BOTDR系统信噪比低的问题。本文阐述了BOTDR技术的研究现状,研究了光纤布里渊散射理论,以及利用布里渊频移和强度实现温度和应变同时测量的原理。介绍了BOTDR传感系统中本地外差检测和自外差检测两种相干检测方法,以及多波长探测光的产生方法和微波下变频系统的结构,基于上述理论设计了两种检测方法下golay编码五波长BOTDR传感系统的结构,对两个系统的输出信号和输出噪声的数学表达式进行了推导,并研究了光纤受激布里渊散射阈值对编码长度的限制问题。对两种检测方法下的BOTDR系统性能进行对比,利用MATLAB仿真分析了系统信噪比与编码长度的关系、编码增益与编码长度的关系,得出了不同检测方法下的最佳编码长度。分别搭建了基于本地外差检测和自外差检测的实验系统,实验验证了单波长和五波长探测光对布里渊散射信号的影响、NRZ和RZ格雷编码对系统信噪比的影响,结果表明,五波长探测光提高了BOTDR系统的布里渊散射信号强度,RZ格雷编码改善了BOTDR系统的信噪比。利用上述实验结论,在脉宽为50 ns、入纤峰值功率为100 m W时,采用多次实验叠加平均的方法获得测量数据,将所得数据进行谱分析,得到了不同检测方法时的最佳编码长度。

关键词：布里渊散射 BOTDR golay编码多波长本地外差检测自外差检测信噪比

双极性golay编码Φ-OTDR的分布式频漂补偿技术

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双极性Golay编码Φ-OTDR的分布式频漂补偿技术

作者：刘纯野电子科技大学

学位级别：硕士

近年来,相位敏感光时域反射仪（Φ-OTDR）因其灵敏度较高、响应速度较快等优点而受到广泛关注。并且随着人们对其性能参数的要求越来越高,光脉冲编码技术也逐渐发展起来。在二十世纪七十年代,人们就已经提出了将编码用于雷达系统,来解... 详细信息

近年来,相位敏感光时域反射仪（Φ-OTDR）因其灵敏度较高、响应速度较快等优点而受到广泛关注。并且随着人们对其性能参数的要求越来越高,光脉冲编码技术也逐渐发展起来。在二十世纪七十年代,人们就已经提出了将编码用于雷达系统,来解决其参数之间的相互制约。将编码运用于光纤传感系统可以在提高脉冲能量的同时不牺牲系统空间分辨率,由此可见,其在该系统中仍能打破关键参数的制约关系。随着近些年研究的不断进展,光脉冲编码Φ-OTDR的性能有了很大的提高。然而,激光器频率漂移仍然是影响其性能的关键因素,想要解决激光器频漂带给系统性能参数的影响,可以从两方面着手,第一是从源头激光器上解决,使其性能更加稳定,第二是从采集到的数据出发,进行数据处理,以抵消激光器频漂带来的影响。第一种方法较为复杂且成本造价高,对一般系统而言性价比并不高。第二种方法更加的多变,其可以针对不同系统选择不同复杂度的补偿方案,以达到较好的补偿效果。目前,激光器频率漂移对光脉冲编码Φ-OTDR的性能影响主要体现是,它降低了golay编码Φ-OTDR解码后的峰值和旁瓣的相对比值。虽然先前已有相关频率漂移补偿的研究,但是由于其并未达到分布式的补偿或补偿方法过于复杂所以并不适用于该系统。本文从分布式补偿频漂着手,提出了一种新颖、简单的分布式频率漂移补偿方法,主要工作概述如下:1.首先对光纤传感系统进行了简要介绍,主要介绍了分布式光纤传感系统,说明了各系统的优缺点,并详细介绍了Φ-OTDR的发展和激光器频率漂移对其的影响。然后介绍了外差探测Φ-OTDR的原理、golay编码的原理以及本课题组先前已经完成的单极性和双极性golay编码Φ-OTDR的原理。2.推导了频率漂移对单脉冲Φ-OTDR系统以及golay编码Φ-OTDR系统的影响公式,然后提出了一种简单有效的分布式补偿方案。通过理论分析和实验验证,对参考光纤和传感光纤在注入相同脉冲和分别注入单脉冲以及编码脉冲的情况下进行了频率漂移的测量,证明了频率漂移的一致性,说明补偿方案的可行性。3.最后,为了验证其分布式补偿效果,在9.7 km传感范围内进行了两点的扰动测量实验。与未经频率漂移补偿的情况相比,解调扰动的信噪比分别提高了2.8 d B和18.9 d B。此外,该方案还可用于其他复杂编码系统,为系统设计提供了更多的可能性。

关键词：相位敏感光时域反射仪 golay编码激光器频率漂移分布式频率漂移补偿

在golay编码激励技术中去除超声运动伪影的方法

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在Golay编码激励技术中去除超声运动伪影的方法

基于golay脉冲编码技术的相干激光雷达仿真研究

2007中国生物医学工程联合学术年会

作者：高君刘东权四川大学计算机(软件)学院

当golay编码激励技术应用于对比谐波成像、组织谐波成像和B模式流动成像时,它能够提高超声系统的信噪比(SNR)并且获得更好的穿透性。然而由于Colay编码激励技术需要两次发射编码脉冲,在两次发射的间隔中,组织或血流的运动会导致编码脉... 详细信息

当golay编码激励技术应用于对比谐波成像、组织谐波成像和B模式流动成像时,它能够提高超声系统的信噪比(SNR)并且获得更好的穿透性。然而由于Colay编码激励技术需要两次发射编码脉冲,在两次发射的间隔中,组织或血流的运动会导致编码脉冲受损,严重影响golay编码激励的性能。这篇论文主要介绍了一种使用两对golay码译码的去除超声运动伪影并且提高超声系统信噪比的新技术。当编码脉冲经过人体组织被反射回来时,我们使用两条数据路径进行译码,第一条数据路径使用正交的golay码进行译码,第二条数据路径使用反向的golay码进行译码。第二条数据路径仅仅显示了运动伪影信号,静态组织的信号完全被抑制了。通过把第一条数据路径的结果减去第二条数据路径的结果,我们获得了信噪比更高,并且没有运动伪影的静态组织信号。

关键词：超声系统编码激励信噪比运动伪影 golay编码

来源： cnki会议评论

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中国激光 2018年第8期45卷 253-260页

作者：周艳宗王冲魏天问上官明佳夏海云中国科学技术大学地球和空间科学学院安徽合肥230026 中国科学院近地空间环境重点实验室安徽合肥230026

针对相干激光雷达远场回波信号信噪比低,提取困难的问题,提出了脉冲编码技术,以改善系统信噪比,增大雷达探测距离。研究了相干激光雷达系统中golay码的编码和解码原理,理论分析了采用脉冲编码技术对系统信噪比的提升效果。基于大气分层... 详细信息

针对相干激光雷达远场回波信号信噪比低,提取困难的问题,提出了脉冲编码技术,以改善系统信噪比,增大雷达探测距离。研究了相干激光雷达系统中golay码的编码和解码原理,理论分析了采用脉冲编码技术对系统信噪比的提升效果。基于大气分层模型仿真生成了相干激光雷达时域回波信号。基于golay码解码原理得到了脉冲编码系统的风速结果,仿真结果表明,时间分辨率为1s,距离分辨率为60m的情况下,使用golay编码脉冲作为相干激光雷达的探测脉冲,在0~5.3km范围,风速误差小于3m·s^(-1)。在相同的测量时间内,相比于传统脉冲相干激光雷达,基于脉冲编码技术的相干激光雷达将探测距离提高了2.5km,提高了远场弱信号的信噪比。

关键词：遥感相干激光雷达 golay编码大气分层模型信噪比

基于布里渊光时域分析传感系统的格雷-差分脉冲混合编码技术

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光学学报 2016年第8期36卷 32-37页

作者：罗源闫连山邵理阳李宗雷潘炜罗斌西南交通大学信息光子与通信研究中心四川成都611756

鉴于布里渊光时域分析(BOTDA)传感系统中空间分辨率和传感距离存在相互制约的关系,提出了一种结合格雷(golay)编码技术与差分脉冲对(DPP)技术的混合编码方法。该方法结合了golay编码可提高系统信噪比以及DPP可改善系统空间分辨率的优点... 详细信息

鉴于布里渊光时域分析(BOTDA)传感系统中空间分辨率和传感距离存在相互制约的关系,提出了一种结合格雷(golay)编码技术与差分脉冲对(DPP)技术的混合编码方法。该方法结合了golay编码可提高系统信噪比以及DPP可改善系统空间分辨率的优点,相对于golay-BOTDA的DPP方法能进一步提高系统信噪比,理论上在相同采样次数下信噪比可提升6dB。实验结果表明,采用改进的混合编码可以在25km光纤末端获得1.6m的空间分辨率。同时,与基于golay-BOTDA的DPP方法相比,在相同的采样次数下系统信噪比提升了4.08dB。

关键词：光通信布里渊光时域分析差分脉冲对 golay编码光脉冲编码

基于G-Simplex编码的BOTDR信号处理模型研究

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激光与光电子学进展 2015年第9期52卷 65-72页

作者：刘文哲张燕君付兴虎毕卫红燕山大学信息科学与工程学院河北秦皇岛066004 河北省特种光纤与光纤传感重点实验室河北秦皇岛066004

针对布里渊光时域反射(BOTDR)光纤传感系统对传感距离和信号检测的要求,提出了一种基于golay编码和Simplex编码的混合G-Simplex编码技术,并混合使用G-Simplex编码与叠加平均算法对BOTDR信号进行了处理。结果表明,该方法在保证系统空间... 详细信息

针对布里渊光时域反射(BOTDR)光纤传感系统对传感距离和信号检测的要求,提出了一种基于golay编码和Simplex编码的混合G-Simplex编码技术,并混合使用G-Simplex编码与叠加平均算法对BOTDR信号进行了处理。结果表明,该方法在保证系统空间分辨率的情况下,采用一定的编码长度提高了系统的信噪比,增加传感距离;在去噪效果相同的情况下,可以增强脉冲响应强度,大幅度减少平均叠加次数,降低弱信号检测的难度。

关键词：信号处理布里渊散射 golay编码 Simplex编码信噪比

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一种实用的无线信道纠错方法

电讯技术 2002年第4期42卷 13-17页

作者：李长乐李建东孙荷琨西安电子科技大学信息科学研究所陕西西安710071

信息在无线信道中传输不可避免地会出现误码 ,本文即提出了一种实用的无线信道纠错方案 ,包括循环冗余校验 (CRC)编码、golay(2 4 ,12 )编码以及交织 ,其算法简单 ,易于实现 ,成本低廉 ,并可抗较高的信道误码 ,且全部可用软件实现。在... 详细信息

信息在无线信道中传输不可避免地会出现误码 ,本文即提出了一种实用的无线信道纠错方案 ,包括循环冗余校验 (CRC)编码、golay(2 4 ,12 )编码以及交织 ,其算法简单 ,易于实现 ,成本低廉 ,并可抗较高的信道误码 ,且全部可用软件实现。在理论分析的基础上 ,文中最后给出了实验测试结果并指出其适用于实际通信系统。

关键词：无线信道纠错方法移动通信纠错编码循环冗余校验 golay编码交织