基于EKF参数估计的光纤水听器PGC解调方法研究

作者：畅楠琪; 黄晓砥; 王海斌

来源：中国激光, 2022, 49(17): 118-129.

• 测量
• 干涉型光纤水听器
• 相位生成载波
• 扩展卡尔曼滤波
• 椭圆参数估计

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8.84 dB,总谐波失真降低了19.25 dB,信噪谐波比提高了17.16 dB,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。

• 单位
  中国科学院大学; 中国科学院声学研究所; 声场声信息国家重点实验室