Page 142 - 《应用声学》2023年第4期
P. 142

第 42 卷 第 4 期                                                                       Vol. 42, No. 4
             2023 年 7 月                          Journal of Applied Acoustics                      July, 2023

             ⋄ 研究报告 ⋄


                     光纤水听器相位生成载波解调非线性因素


                                                 的抑制方法                 ∗




                                          畅楠琪      1,2   黄晓砥      1†  王海斌      1


                                    (1 中国科学院声学研究所       声场声信息国家重点实验室        北京   100190)
                                                (2 中国科学院大学      北京   100049)

                摘要：为了消除非线性因素对相位生成载波解调结果的干扰，降低相位生成载波解调过程中低通滤波器的频
                响特性对相位生成载波解调结果的影响，该文提出了一种基于扩展卡尔曼滤波椭圆参数估计的相位生成载波
                微分交叉相乘解调方法。该方法在综合考虑各种非线性因素对相位生成载波微分交叉相乘解调结果的影响的
                基础上，对传统的相位生成载波微分交叉相乘解调过程进行了改进。经过计算机仿真和实验验证，该文所提出
                的扩展卡尔曼滤波微分交叉相乘方法能够有效地抑制非线性因素对相位生成载波解调结果的干扰，相比传统
                的相位生成载波微分交叉相乘方法，其信噪比提高了 35.0 dB，总谐波失真降低了 30.7 dB，信噪谐波比提高了
                31.0 dB，且扩展卡尔曼滤波微分交叉相乘方法受解调过程中低通滤波器频响特性的影响较小。
                关键词：光纤水听器；相位生成载波；扩展卡尔曼滤波；椭圆参数估计；微分交叉相乘法
                中图法分类号: TB565           文献标识码: A          文章编号: 1000-310X(2023)04-0804-10
                DOI: 10.11684/j.issn.1000-310X.2023.04.016




                       Nonlinear factors suppression method of phase generated carrier

                                    demodulation of optical fiber hydrophone



                                   CHANG Nanqi   1,2  HUANG Xiaodi   1  WANG Haibin   1

                  (1 State Key Laboratory of Acoustics Institute of Acoustics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China)
                                   (2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)

                 Abstract: In order to eliminate the interference of nonlinear factors on phase generated carrier (PGC)
                 demodulation results and reduce the influence of the frequency response characteristics of low-pass filter on
                 PGC demodulation results in the process of PGC demodulation, this paper proposes a PGC differential and
                 cross multiplying (DCM) demodulation method based on extended Kalman filter (EKF) elliptic parameter
                 estimation (EKF-DCM). This method modifies the traditional PGC-DCM demodulation process, and uses
                 the EKF based elliptic parameter estimation method to estimate the model parameters in the improved
                 PGC-DCM demodulation process. Through computer simulation and experimental verification, the EKF-DCM
                 method proposed in this paper can effectively suppress the interference of nonlinear factors on PGC demodula-
                 tion results. Compared with the traditional PGC-DCM method, its signal-to-noise ratio is increased by 35.0 dB,


             2022-03-19 收稿; 2022-05-30 定稿
             国家自然科学基金项目 (62171440)
             ∗
             作者简介: 畅楠琪 (1995– ), 男, 河南洛阳人, 博士研究生, 研究方向: 水声信号处理。
             † 通信作者 E-mail: huangxd@mail.ioa.ac.cn
   137   138   139   140   141   142   143   144   145   146   147