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Φ-OTDR的分布式光纤扰动传感系统阈值设定算法研究的中期报告
一、研究背景与意义
随着通信技术的不断发展，光纤通信在信息传输领域中得到了广泛应用，分布式光纤扰动传感系统（DistributedOpticalFibreSensingSystem，DOFSS）作为一种新型的感知技术，已经得到了广泛的认可。其中，基于光时域反射技术（OpticalTimeDomainReflectometry，OTDR）的分布式光纤扰动传感技术，即Φ-OTDR技术，其具有多点、高灵敏度、高可靠性等特点，已经广泛用于地震预警、管道监测等领域。
Φ-OTDR技术中的阈值设定是影响技术性能和有效性的重要因素，一般是通过动态阈值的方式将信号分离出来。但是，传统的动态阈值技术往往存在误差较大、计算复杂等问题，因此需要进一步进行研究和探索。
本文旨在研究Φ-OTDR技术阈值设定算法，进一步提高其性能和应用效果，具有一定的理论研究和实践应用价值。
二、相关研究综述
在Φ-OTDR技术的阈值设定方面，已经进行了一些研究工作。例如：
1.一些基于平均值方法的动态阈值算法，如简单平均算法、带权平均算法、滑动平均算法等，可以有效地抑制噪声干扰，但是不能适应信号变化的情况。
2.基于直方图的阈值算法，其思想是在每个计算窗口内，通过对信号分布进行统计和分析，确定信号的峰值和背景噪声级别。但是，该算法需要考虑的变量太多，且计算量较大。
3.基于小波变换的阈值算法，其主要思想是将信号分解成多个小波分量，并根据不同的分量确定动态阈值。该方法较为复杂，需要进行多步计算。
以上算法各有优缺点，在实际应用中需要根据具体情况选择适合的阈值设定算法。
三、研究内容及方法
本文主要针对Φ-OTDR技术阈值设定算法的优化和改进进行研究，具体包括以下内容：
1.基于统计学的动态阈值算法：通过对信号进行多次采样，利用概率论和数理统计方法对信号进行分析和建模，以确定适合信号的阈值。这种方法具有高精度、高可靠性的特点，但是需要进行多次采样，计算较为复杂。
2.基于小波变换的改进算法：针对传统小波变换算法计算量大的问题，可以采用快速小波变换（FastWaveletTransform，FWT）对信号进行处理，以提高计算效率。同时，可以引入Mulkin分析法，将小波分解后的各分量信息进行加工和处理，确定动态阈值。这种方法兼顾了计算速度和准确性，具有较好的实用效果。
本文主要采用文献调研、压力模拟和数据分析等方法，对以上两种方法进行分析和比较，应用于实际Φ-OTDR技术中，以探究其性能和优劣。
四、预期成果和意义
通过对Φ-OTDR技术阈值设定算法的研究，本文预期能够得到以下成果：
1.基于统计学的动态阈值算法与基于小波变换的改进算法的比较研究，并分析其优劣和适用性。
2.应用研究成果于实际Φ-OTDR技术中，对比分析其性能和效果，并提出相应的优化建议。
3.探讨Φ-OTDR技术阈值设定算法的发展趋势和未来研究方向。
本文的研究成果对于Φ-OTDR技术的性能提升和应用拓展具有一定的意义和价值。同时，本研究可为其他分布式光纤传感系统的阈值设定算法提供参考借鉴。