本發(fā)明涉及光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及光纖采樣信號的濾波方法及裝置、光纖傳感系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著光纖處理技術(shù)發(fā)展，光纖已作為傳感器應(yīng)用于各種探測領(lǐng)域，用于測量周邊環(huán)境狀況，例如是否有物體經(jīng)過、且該物體具體為何物等。當光纖傳感器受到外界干擾影響時，光纖中傳輸光的部分特性就會改變，光線傳感系統(tǒng)接收光纖的光信號，并進行光電轉(zhuǎn)換，分析轉(zhuǎn)換后電信號的特征以判斷其光特性的改變，進而確定光纖對應(yīng)位置的環(huán)境狀況，例如為有車輛闖入等，進而可實現(xiàn)對環(huán)境的監(jiān)測。

然而，光纖傳感系統(tǒng)所獲取到的光纖信號會存在干擾信號，該干擾信號容易影響對光纖環(huán)境狀況的識別。故如何有效對獲取到的光纖信號進行濾波，成了光纖傳感系統(tǒng)的關(guān)鍵。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種光纖采樣信號的濾波方法及裝置、光纖傳感系統(tǒng)，能夠降低噪聲對光纖振動信號的影響，提高了光纖振動振源識別的準確性。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是：提供一種光纖采樣信號的濾波方法，該方法包括：獲取光纖采樣信號；其中，光纖采樣信號由光纖反射的光信號轉(zhuǎn)換得到；采用UKF濾波器對光纖采樣信號進行濾波，以獲得濾波后的光纖采樣信號。

其中，采用UKF濾波器對光纖采樣信號進行濾波，包括：建立光纖采樣信號的狀態(tài)方程：x_k+1＝f(x_k,u_k)+ω_k；和觀測方程：y_k＝h(x_k)+v_k；其中，x_k為光纖采樣信號狀態(tài)量，y_k為光纖采樣信號觀測量，u_k為系統(tǒng)輸入，ω_k為所述濾波器噪聲，v_k為觀測白噪聲；利用光纖采樣信號的觀測量和狀態(tài)方程對光纖采樣信號的狀態(tài)量進行估算，以得到光纖采樣信號的狀態(tài)估計值；根據(jù)光纖采樣信號的觀測量和光纖采樣信號的狀態(tài)估計值，得到UKF濾波器的增益，從而對光纖采樣信號進行濾波。

其中，利用光纖采樣信號的觀測量和狀態(tài)方程對光纖采樣信號的狀態(tài)量進行估算，以得到光纖采樣信號的狀態(tài)估計值，包括：利用預(yù)先獲取的光纖采樣信號的觀測量對光纖采樣信號的狀態(tài)量進行估算，以得到第一狀態(tài)量估計值：利用當前時刻獲取的光纖采樣信號的觀測量對第一狀態(tài)量估計值進行修正，以得到第二狀態(tài)量估計值：其中，為光纖采樣信號狀態(tài)量x_k的估計值，為光纖采樣信號觀測量y_k的估計值。

其中，根據(jù)光纖采樣信號的觀測量和光纖采樣信號的狀態(tài)估計值，得到UKF濾波器的增益，包括：采用以下公式計算UKF濾波器的增益：其中，

其中，該方法還包括：構(gòu)造點集x_i；對點集x_i進行f(·)非線性變換，以得到變換后的點集Y_i＝f(x_i)；其中，f(·)為與狀態(tài)方程相對應(yīng)的函數(shù)；對變換后的點集Y_i＝f(x_i)進行加權(quán)處理，以得到光纖采樣信號觀測量y的均值和方差。

其中，構(gòu)造點集x_i，包括：根據(jù)隨機向量x的平均值和密度函數(shù)P_x，建立2n+1個點集x_i：其中，n為光纖采樣信號狀態(tài)量x_k的維數(shù)，k為尺度參數(shù)。

其中，對變換后的點集Y_i＝f(x_i)進行加權(quán)處理，以得到光纖采樣信號觀測量y的均值和方差，包括：獲取均值權(quán)系數(shù)W_i^(m)和方差權(quán)系數(shù)W_i^(c)；采用以下公式計算輸出量y的均值：采用以下公式計算輸出量y的方差：

其中，獲取均值權(quán)系數(shù)W_i^(m)和方差權(quán)系數(shù)W_i^(c)，包括：采用以下公式計算均值權(quán)系數(shù)W_i^(m)和方差權(quán)系數(shù)W_i^(c)：W₀^(m)＝k/(n+k)；W₀^(c)＝k/(n+k)+(1-α²+β)；W_i^(m)＝W_i^(c)＝k/[2(n+k)],i＝1,…,2n；其中，k＝α²(n+λ)-n，α、λ和β為預(yù)設(shè)參數(shù)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的另一個技術(shù)方案是：提供一種光纖采樣信號的濾波裝置，該裝置包括：獲取模塊，用于獲取光纖采樣信號；其中，光纖采樣信號由光纖反射的光信號轉(zhuǎn)換得到；濾波模塊，用于采用UKF濾波器對光纖采樣信號進行濾波，以獲得濾波后的光纖采樣信號。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的又一個技術(shù)方案是：提供一種光纖傳感系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括光纖傳感器以及處理終端；光纖傳感器用于在光纖末端發(fā)出第一光信號，并從光纖末端接收由第一光信號反射得到的第二光信號；處理終端用于對第二光信號對應(yīng)的光纖采樣信號進行濾波，其中，處理終端包括如上的光纖采樣信號的濾波裝置，以對光纖采樣信號進行濾波

本發(fā)明的有益效果是：區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本發(fā)明的光纖采樣信號的濾波方法包括：獲取光纖采樣信號；其中，光纖采樣信號由光纖反射的光信號轉(zhuǎn)換得到；采用UKF濾波器對光纖采樣信號進行濾波，以獲得濾波后的光纖采樣信號。能夠在不增加算法難度的情況下，采用UT變換對非線性函數(shù)的概率密度分布進行近似，能夠更加準確的驗證光纖采樣信號的均值和方差，降低了噪聲對光纖振動信號的影響，提高了光纖振動振源識別的準確性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明光纖采樣信號的濾波方法一實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖圖；

圖2是本發(fā)明光纖傳感系統(tǒng)一實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖1所示的步驟S12包括的子步驟的流程示意圖；

圖4是本發(fā)明光纖采樣信號的濾波方法一實施方式中UT變換的流程示意圖；

圖5是本發(fā)明光纖采樣信號的濾波裝置一實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明光纖采樣信號的濾波裝置另一實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下描述中，為了說明而不是為了限定，提出了諸如特定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、接口、技術(shù)之類的具體細節(jié)，以便透徹理解本申請。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當清楚，在沒有這些具體細節(jié)的其它實施方式中也可以實現(xiàn)本申請。在其它情況中，省略對眾所周知的裝置、電路以及方法的詳細說明，以免不必要的細節(jié)妨礙本申請的描述。

參閱圖1，圖1是本發(fā)明光纖采樣信號的濾波方法一實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖圖，該方法包括：

S11：獲取光纖采樣信號。

其中，光纖采樣信號由光纖反射的光信號轉(zhuǎn)換得到。

請結(jié)合圖2舉例說明，圖2示出一光纖傳感系統(tǒng)，該光纖傳感系統(tǒng)可采用光脈沖調(diào)制方式，通過探測背向散射信號的相位變化引起的反射光干涉強度變化，能夠同時檢測出多個并發(fā)振源，從而實現(xiàn)預(yù)警和對振源定位。該光纖傳感系統(tǒng)包括順序連接的光纖傳感器21、光學(xué)系統(tǒng)23、光電轉(zhuǎn)換電路24與處理終端22。

光纖傳感器21設(shè)置于需監(jiān)測的環(huán)境中如地下，以監(jiān)測該環(huán)境狀況。光纖傳感器21可采用普通通信光纜中的一根空閑纖芯作傳感單元，進行分布式多點振動測量。其基本原理是當外界的振動作用于通信光纜時，引起光纜中纖芯發(fā)生形變，使纖芯長度和折射率發(fā)生變化，導(dǎo)致光纜中光的相位發(fā)生變化。當光在光纜中傳輸時，由于光子與纖芯晶格發(fā)生作用，不斷向后傳輸瑞利散射光。當外界有振動發(fā)生時，背向瑞利散射光的相位隨之發(fā)生變化，這些攜帶外界振動信息的信號光，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)23處理，將微弱的相位變化轉(zhuǎn)換為光強變化，再經(jīng)光電轉(zhuǎn)換電路24的光電轉(zhuǎn)換和相應(yīng)信號處理后，進人處理終端22進行數(shù)據(jù)分析。處理終端22根據(jù)分析的結(jié)果，判斷振動事件的發(fā)生，并確認振動地點。

具體地，光纖傳感器21定時從一端發(fā)出第一光信號，該第一光信號可以是一脈沖信號，如為脈沖寬度為10ns的激光，該第一光信號在光纜中各個位置經(jīng)過瑞利散射形成的第二光信號，并且該第二光信號反射回該光纖傳感器21的一端。光纖傳感器21從該一端輸出該第二光信號。光學(xué)系統(tǒng)23對第二光信號進行采樣，得到多個對應(yīng)不同光纖位置的光信號。其中，該采樣間隔可采集光纖每隔設(shè)定距離發(fā)射的光信號，例如，第一個采樣光信號對應(yīng)為距離光纖一端1米位置反射的光信號，第二個采樣光信號對應(yīng)為距離光纖一端2米位置反射的光信號，以此類推。

光學(xué)系統(tǒng)23通過光電轉(zhuǎn)換電路24將采樣得到的光信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的電信號便于信號的處理。這里可以通過一般的光電轉(zhuǎn)換電路24如APD轉(zhuǎn)換得到模擬信號，再通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并發(fā)送至處理終端22。

處理終端22對該光纖數(shù)字信號進行處理，以確定該光纖數(shù)字信號對應(yīng)的光纖位置是否振動。具體，處理終端22可還包括高速數(shù)據(jù)采集卡(英文簡稱：FPGA)模塊和數(shù)字信號處理(英文：Digital Signal Processing，簡稱：DSP)模塊，該FPGA模塊用于采集所述光纖數(shù)字信號，得到多個光纖采樣信號。FPGA模塊將采集的光纖采樣信號緩存在該FPGA模塊內(nèi)的FIFO緩沖器，F(xiàn)IFO的半滿信號線和DSP模塊相連，當FIFO的半滿時觸發(fā)DSP的EDMA事務(wù)，以把光纖采樣信號的相關(guān)數(shù)據(jù)從FIFO轉(zhuǎn)移到DSP的存儲器如SDRAM。當存儲器中的數(shù)據(jù)長度達到系統(tǒng)設(shè)定值時，對該存儲器中的光纖采樣信號進行處理，如進行振源識別等。本發(fā)明所述濾波相關(guān)步驟以及下述奇異值分解和消噪相關(guān)步驟可以在存入至DSP的存儲器之前執(zhí)行，或者將采集到的光纖采樣信號直接存至DSP的存儲器，并當存儲器的數(shù)據(jù)長度達到設(shè)定值后，再執(zhí)行本發(fā)明所述濾波的相關(guān)步驟以及下述奇異值分解和消噪相關(guān)步驟。

具體地，該處理終端實時采集光纖采樣信號，該采集間隔可根據(jù)實際情況進行調(diào)整，通常，該采集間隔為0μs-100μs之間，如40μs、10μs、100μs等，本實施例中，該采集間隔為0，即處理終端連續(xù)采集得到n個光纖采樣信號{x(1),x(2),…,x(n)}，其中，n為大于1的整數(shù)。

在其他實施例中，該光學(xué)系統(tǒng)的部分步驟、光電轉(zhuǎn)換步驟以及模數(shù)轉(zhuǎn)換步驟中的至少一個步驟可由處理終端22執(zhí)行，如處理終端22還用于對光纖傳感器檢測得到的光纖模擬信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到光纖數(shù)字信號；或者處理終端22還用于對光纖傳感器反射的光信號進行解調(diào)，將解調(diào)后的光信號轉(zhuǎn)換成模擬電信號后，再對其進行模數(shù)轉(zhuǎn)換。

S12：采用UKF濾波器對光纖采樣信號進行濾波，以獲得濾波后的光纖采樣信號。

UKF(Unscented Kalman Filter)，中文釋義是無損卡爾曼濾波、無跡卡爾曼濾波或者去芳香卡爾曼濾波。是無損變換(UT，Unscented Transform)和標準卡爾曼濾波體系的結(jié)合，通過無損變換使非線性系統(tǒng)方程適用于線性假設(shè)下的標準卡爾曼濾波體系。

具體地，參閱圖3，S12具體包括以下子步驟：

S121：建立光纖采樣信號的狀態(tài)方程：x_k+1＝f(x_k,u_k)+ω_k；和觀測方程：y_k＝h(x_k)+v_k。

其中，x_k為光纖采樣信號狀態(tài)量，y_k為光纖采樣信號觀測量，u_k為系統(tǒng)輸入，ω_k為所述濾波器噪聲，v_k為觀測白噪聲。

具體地，x_k可以是一個多模的向量，例如[x₁，x₂，…，x_k]，其中，向量中的每個元素表示光纖采樣信號的一個特征，包括振幅、頻率、時間等。y_k為通過測量裝置檢測到的觀測量，例如采用萬用表獲得的電壓值、時鐘獲取的時間等。u_k是k時刻對系統(tǒng)的控制量，在沒有控制量時，u_k可以是0。

其中，ω_k為系統(tǒng)噪聲，即濾波器的噪聲，且v_k為觀測噪聲，且ω_k和v_k相互獨立且與系統(tǒng)狀態(tài)x無關(guān)。

S122：利用光纖采樣信號的觀測量和狀態(tài)方程對光纖采樣信號的狀態(tài)量進行估算，以得到光纖采樣信號的狀態(tài)估計值。

不管條件密度函數(shù)P_x|y(x|y)的特征如何，最小均方估計就是條件均值μ_x|y＝E{x|y}。非線性狀態(tài)濾波過程的實現(xiàn)包括預(yù)估與修正兩個階段。具體如下：

1、預(yù)估：利用預(yù)先獲取的光纖采樣信號的觀測量對光纖采樣信號的狀態(tài)量進行估算，以得到第一狀態(tài)量估計值：

其中，狀態(tài)量的估計的優(yōu)劣可以用預(yù)估誤差的協(xié)方差來描述：

2、修正：利用當前時刻獲取的光纖采樣信號的觀測量對第一狀態(tài)量估計值進行修正，以得到第二狀態(tài)量估計值：

其中，為光纖采樣信號狀態(tài)量x_k的估計值，為光纖采樣信號觀測量y_k的估計值。

S123：根據(jù)光纖采樣信號的觀測量和光纖采樣信號的狀態(tài)估計值，得到UKF濾波器的增益，從而對光纖采樣信號進行濾波。

具體地，可以通過以下方式獲得濾波器的增益：

其中，

可選的，可以在上述的實施方式中引入UT變換的方法。

UT變換的主要思想是“近似概率分布比近似非線性函數(shù)更容易”，它采用確定的點集S(又稱為Sigma點)來表征輸入分布(或部分統(tǒng)計特征)，然后對每個Sigma點分別進行非線性變換，通過加權(quán)計算捕捉到變換后的統(tǒng)計特性。這種方法把系統(tǒng)當作“黑盒”來處理，因而不依賴于具體的非線性，也不必計算雅可比矩陣。

UT算法的關(guān)鍵是Sigma點采樣策略，也就是Sigma點的個數(shù)、位置以及相應(yīng)權(quán)值的確定方法，保證在抓住輸入變量x的分布特征的同時，使得逼近輸出某些性能指標的代價函數(shù)達到最小。

具體參閱圖4，下面對UT變換的過程進行詳細介紹：

S41：構(gòu)造點集x_i。

具體地，可以根據(jù)隨機向量x的平均值和密度函數(shù)P_x，建立2n+1個點集x_i：

其中，n為光纖采樣信號狀態(tài)量x_k的維數(shù)，k為尺度參數(shù)。

具體地，k＝α²(n+λ)-n，調(diào)整它可以提高逼近精度。λ為第二個尺度參數(shù)，通常設(shè)置為0或3-n。用這組采樣點x_i可以近似表示狀態(tài)x的高斯分布。

S42：對點集x_i進行f(·)非線性變換，以得到變換后的點集Y_i＝f(x_i)。

其中，f(·)為與狀態(tài)方程相對應(yīng)的函數(shù)。

變換后的Sigma點集{Y_i}即可近似地表示y＝f(x)的分布。

S43：對變換后的點集Y_i＝f(x_i)進行加權(quán)處理，以得到光纖采樣信號觀測量y的均值和方差。

具體地，S43可以具體包括以下步驟：

采用以下公式計算均值權(quán)系數(shù)W_i^(m)和方差權(quán)系數(shù)W_i^(c)：

W₀^(m)＝k/(n+k)；

W₀^(c)＝k/(n+k)+(1-α²+β)；

W_i^(m)＝W_i^(c)＝k/[2(n+k)],i＝1,…,2n；

其中，k＝α²(n+λ)-n，α、λ和β為預(yù)設(shè)參數(shù)。

其中，α確定x周圍Sigma點的分布程度，通常設(shè)為一個較小的正數(shù)(1＞α≥1e^-4)；β為狀態(tài)分布參數(shù)，對于高斯分布β＝2是最優(yōu)的，如果狀態(tài)變量是單變量，則最佳的選擇是β＝0。適當調(diào)節(jié)α、λ可以提高估計均值的精度；調(diào)節(jié)β可以提高方差精度。

采用以下公式計算輸出量y的均值：

采用以下公式計算輸出量y的方差：

UT變換包括以下特點：

(1)對非線性函數(shù)的概率密度分布進行近似，而不是對非線性函數(shù)進行近似，即使系統(tǒng)的模型復(fù)雜，也不增加算法實現(xiàn)的難度；

(2)所得到的非線性函數(shù)的統(tǒng)計量的準確性可以達到三階(泰勒展開)；

(3)不需要計算Jacobi矩陣，可以處理不可導(dǎo)非線性函數(shù)。

區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，本實施方式的光纖采樣信號的濾波方法包括：獲取光纖采樣信號；其中，光纖采樣信號由光纖反射的光信號轉(zhuǎn)換得到；采用UKF濾波器對光纖采樣信號進行濾波，以獲得濾波后的光纖采樣信號。能夠在不增加算法難度的情況下，采用UT變換對非線性函數(shù)的概率密度分布進行近似，能夠更加準確的驗證光纖采樣信號的均值和方差，降低了噪聲對光纖振動信號的影響，提高了光纖振動振源識別的準確性。

參閱圖5，圖5是本發(fā)明光纖采樣信號的濾波裝置一實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置包括：

獲取模塊51，用于獲取光纖采樣信號；其中，光纖采樣信號由光纖反射的光信號轉(zhuǎn)換得到。

濾波模塊52，用于采用UKF濾波器對光纖采樣信號進行濾波，以獲得濾波后的光纖采樣信號。

可選的，濾波模塊52具體用于：建立光纖采樣信號的狀態(tài)方程：x_k+1＝f(x_k,u_k)+ω_k；和觀測方程：y_k＝h(x_k)+v_k；其中，x_k為光纖采樣信號狀態(tài)量，y_k為光纖采樣信號觀測量，u_k為系統(tǒng)輸入，ω_k為所述濾波器噪聲，v_k為觀測白噪聲；利用光纖采樣信號的觀測量和狀態(tài)方程對光纖采樣信號的狀態(tài)量進行估算，以得到光纖采樣信號的狀態(tài)估計值；根據(jù)光纖采樣信號的觀測量和光纖采樣信號的狀態(tài)估計值，得到UKF濾波器的增益，從而對光纖采樣信號進行濾波。

可選的，濾波模塊52具體用于：利用預(yù)先獲取的光纖采樣信號的觀測量對光纖采樣信號的狀態(tài)量進行估算，以得到第一狀態(tài)量估計值：利用當前時刻獲取的光纖采樣信號的觀測量對第一狀態(tài)量估計值進行修正，以得到第二狀態(tài)量估計值：其中，為光纖采樣信號狀態(tài)量x_k的估計值，為光纖采樣信號觀測量y_k的估計值。

可選的，濾波模塊52具體用于：采用以下公式計算UKF濾波器的增益：其中，

可選的，濾波模塊52還用于：構(gòu)造點集x_i；對點集x_i進行f(·)非線性變換，以得到變換后的點集Y_i＝f(x_i)；其中，f(·)為與狀態(tài)方程相對應(yīng)的函數(shù)；對變換后的點集Y_i＝f(x_i)進行加權(quán)處理，以得到光纖采樣信號觀測量y的均值和方差。

可選的，濾波模塊52具體用于：根據(jù)隨機向量x的平均值和密度函數(shù)P_x，建立2n+1個點集x_i：其中，n為光纖采樣信號狀態(tài)量x_k的維數(shù)，k為尺度參數(shù)。

可選的，濾波模塊52具體用于：獲取均值權(quán)系數(shù)W_i^(m)和方差權(quán)系數(shù)W_i^(c)；采用以下公式計算輸出量y的均值：采用以下公式計算輸出量y的方差：

可選的，濾波模塊52具體用于：采用以下公式計算均值權(quán)系數(shù)W_i^(m)和方差權(quán)系數(shù)W_i^(c)：W₀^(m)＝k/(n+k)；W₀^(c)＝k/(n+k)+(1-α²+β)；W_i^(m)＝W_i^(c)＝k/[2(n+k)],i＝1,…,2n；其中，k＝α²(n+λ)-n，α、λ和β為預(yù)設(shè)參數(shù)。

可以理解的，上述模塊分別用于執(zhí)行上述方法實施例中的相應(yīng)步驟，具體執(zhí)行過程如上方法實施例說明，在此不作贅述。

參閱圖6，圖6是本發(fā)明光纖采樣信號的濾波裝置另一實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置包括處理器61、存儲器62、接收器63以及發(fā)送器64。

其中，處理器61、存儲器62、接收器63以及發(fā)送器64均可以是一個或多個。

接收器63用于接收外部設(shè)備發(fā)送的信息，例如，可以是光纖傳感器發(fā)送的光纖采樣信號或從中提取的狀態(tài)量。

發(fā)送器64用于將處理的結(jié)果發(fā)送出去，例如，可以將報警信號發(fā)送給報警器、顯示器等，當然，在其他實施方式中，也可以沒有發(fā)送器64。

存儲器62用于存儲系統(tǒng)文件、應(yīng)用軟件以及預(yù)設(shè)的算法、函數(shù)、參數(shù)、閾值等，還可以存儲光纖歷史振動信號或?qū)φ駝蛹墑e的提取的歷史狀態(tài)量。其中，存儲器62可以包括只讀存儲器、隨機存取存儲器和非易失性隨機存取存儲器(NVRAM)中的至少一種。

處理器61用于執(zhí)行以下步驟：

通過接收器63獲取光纖采樣信號；其中，光纖采樣信號由光纖反射的光信號轉(zhuǎn)換得到；采用UKF濾波器對光纖采樣信號進行濾波，以獲得濾波后的光纖采樣信號。

可選的，處理器61具體用于：建立光纖采樣信號的狀態(tài)方程：x_k+1＝f(x_k,u_k)+ω_k；和觀測方程：y_k＝h(x_k)+v_k；其中，x_k為光纖采樣信號狀態(tài)量，y_k為光纖采樣信號觀測量，u_k為系統(tǒng)輸入，ω_k為所述濾波器噪聲，v_k為觀測白噪聲；利用光纖采樣信號的觀測量和狀態(tài)方程對光纖采樣信號的狀態(tài)量進行估算，以得到光纖采樣信號的狀態(tài)估計值；根據(jù)光纖采樣信號的觀測量和光纖采樣信號的狀態(tài)估計值，得到UKF濾波器的增益，從而對光纖采樣信號進行濾波。

可選的，處理器61具體用于：利用預(yù)先獲取的光纖采樣信號的觀測量對光纖采樣信號的狀態(tài)量進行估算，以得到第一狀態(tài)量估計值：利用當前時刻獲取的光纖采樣信號的觀測量對第一狀態(tài)量估計值進行修正，以得到第二狀態(tài)量估計值：其中，為光纖采樣信號狀態(tài)量x_k的估計值，為光纖采樣信號觀測量y_k的估計值。

可選的，處理器61具體用于：采用以下公式計算UKF濾波器的增益：其中，

可選的，處理器61還用于：構(gòu)造點集x_i；對點集x_i進行f(·)非線性變換，以得到變換后的點集Y_i＝f(x_i)；其中，f(·)為與狀態(tài)方程相對應(yīng)的函數(shù)；對變換后的點集Y_i＝f(x_i)進行加權(quán)處理，以得到光纖采樣信號觀測量y的均值和方差。

可選的，處理器61具體用于：根據(jù)隨機向量x的平均值和密度函數(shù)P_x，建立2n+1個點集x_i：其中，n為光纖采樣信號狀態(tài)量x_k的維數(shù)，k為尺度參數(shù)。

可選的，處理器61具體用于：獲取均值權(quán)系數(shù)W_i^(m)和方差權(quán)系數(shù)W_i^(c)；采用以下公式計算輸出量y的均值：采用以下公式計算輸出量y的方差：

可選的，處理器61具體用于：采用以下公式計算均值權(quán)系數(shù)W_i^(m)和方差權(quán)系數(shù)W_i^(c)：W₀^(m)＝k/(n+k)；W₀^(c)＝k/(n+k)+(1-α²+β)；W_i^(m)＝W_i^(c)＝k/[2(n+k)],i＝1,…,2n；其中，k＝α²(n+λ)-n，α、λ和β為預(yù)設(shè)參數(shù)。

上述處理器61還可以稱為CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)。具體的應(yīng)用中，終端的各個組件通過總線耦合在一起，其中總線除包括數(shù)據(jù)總線之外，還可以包括電源總線、控制總線和狀態(tài)信號總線等。但是為了清楚說明起見，在圖中將各種總線都標為總線。

可以理解的，處理器61可能是一種集成電路芯片，具有信號的處理能力。在實現(xiàn)過程中，上述方法的各步驟可以通過處理器61中的硬件的集成邏輯電路或者軟件形式的指令完成。上述的處理器61可以是通用處理器、數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)成可編程門陣列(FPGA)或者其他可編程邏輯器件、分立門或者晶體管邏輯器件、分立硬件組件?？梢詫崿F(xiàn)或者執(zhí)行本發(fā)明實施例中的公開的各方法、步驟及邏輯框圖。通用處理器可以是微處理器或者該處理器也可以是任何常規(guī)的處理器等。結(jié)合本發(fā)明實施例所公開的方法的步驟可以直接體現(xiàn)為硬件譯碼處理器執(zhí)行完成，或者用譯碼處理器中的硬件及軟件模塊組合執(zhí)行完成。軟件模塊可以位于隨機存儲器，閃存、只讀存儲器，可編程只讀存儲器或者電可擦寫可編程存儲器、寄存器等本領(lǐng)域成熟的存儲介質(zhì)中。該存儲介質(zhì)位于存儲器62，處理器61讀取相應(yīng)存儲器中的信息，結(jié)合其硬件完成上述方法的步驟。

在本發(fā)明所提供的幾個實施方式中，應(yīng)該理解到，所揭露的方法以及設(shè)備，可以通過其它的方式實現(xiàn)。例如，以上所描述的設(shè)備實施方式僅僅是示意性的，例如，所述模塊或單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現(xiàn)時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。

所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現(xiàn)本實施方式方案的目的。

另外，在本發(fā)明各個實施方式中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實現(xiàn)，也可以采用軟件功能單元的形式實現(xiàn)。

上述其他實施方式中的集成的單元如果以軟件功能單元的形式實現(xiàn)并作為獨立的產(chǎn)品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質(zhì)中?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻的部分或者該技術(shù)方案的全部或部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計算機軟件產(chǎn)品存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺計算機設(shè)備(可以是個人計算機，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)或處理器(processor)執(zhí)行本發(fā)明各個實施方式所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括：U盤、移動硬盤、只讀存儲器(ROM，Read-Only Memory)、隨機存取存儲器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。

以上所述僅為本發(fā)明的實施方式，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。