一种基于在线迁移学习的分布式应变准确性提升方法及系统,方法包括:先在长距离光缆线包中分布多个离散的光纤光栅,通过BOTDA测量光缆线包中的分布式应变,同时,通过FBG测量光缆线包多个位置离散的FBG应变,再分布式应变进行平滑去噪处理后作为源域数据,FBG应变作为目标域数据,最后根据源域数据和目标域数据,通过在线迁移学习模型提升分布式应变的准确性;系统用于实现一种基于在线迁移学习的分布式应变准确性提升方法;本技术将分布式应变向FBG应变迁移,提升了分布式应变的准确性,克服布里渊随机散射机制、光源波动等随机因素引起的测量误差。
背景技术
深海独特的生态环境蕴藏着丰富的资源,自主水下航行器(AUV)已经在海洋科学研究、海洋资源勘探和海洋安全保证等方面得到了广泛的应用,实现水下航行器控制及高清视频信息实时回传的关键在于建立航行器与地面的快速通讯。与空中电磁通讯不同的是,电磁波会在海水中快速衰减,传输深度仅有几米。相比于电磁通讯,光纤通讯具有抗电磁干扰、跨介质传输、对环境适应性强、信息传输容量大等突出优势。
光纤按照一定的工艺准则,缠绕为具有复杂几何结构的光缆线包,航行器航行过程中光纤被动从这一精密结构中逐层解脱。光纤成功释放的可靠性与线包结构中的初始应变状态密切相关,光纤断线会导致深海探测任务失败,无法获取水下实时视频信息,更无法对航行器进行操控。因此,获取整个线包结构内部准确的、可信的应变分布对评估此类精密结构的安全风险至关重要。
目前,测量光纤应变的方法主要有点式传感测量,如光纤光栅(FBG);以及分布式传感测量,如布里渊光时域分析(BOTDA)。点式传感器具有测量灵敏度高、准确性高的特点,但是只能测量离散位置处的应变,且同一根光纤中传感器的容量受限于反射光谱的带宽;而分布式光纤传感器以高的空间分辨率获取光纤中分布式的应变,具有传感点数多、成本低的特点,但应变测量准确性低。
经过悉心理论和实验研究发现,尽管两种测量机理获得的数据量以及数据值具有一定的差距,但两种手段针对同一对象进行测量,分布式测量数据和点式测量数据的分布规律具有相似性,将分布式测量数据分布规律迁移至点式测量的数据,获得具有高准确性的分布式应变测量数据。基于该想法,提出一种基于在线迁移学习的分布式应变准确性提升方法。
实现思路