由于相位敏感光时域反射仪(Φ-OTDR, Phase-sensitive Optical Time Domain Reflectometer)光纤预警系统高灵敏度的特性, 使其对于环境中的声波及瞬时高频噪声也异常敏感, 如何提高信噪比, 使有用信号在众多噪声中显现出来, 实现精确定位, 成为该领域研究的关键问题。分析了Φ-OTDR分布式光纤系统的工作原理, 介绍了分离平均与差分、滑动平均与差分以及小波阈值去噪三种常用的定位算法。利用连续小波变换分析了挖掘信号的功率谱分布随距离传播的变化规律, 并提出了一种利用小波高频分量进行定位的算法方案。实验证明小波高频分量定位算法具有更高的定位精度, 信噪比为9.6033dB。

双马赫-曾德干涉仪型分布式光纤传感系统因灵敏度高而易受环境噪声及系统噪声的影响, 使得利用直接互相关算法计算扰动信号位置存在较大误差.采用二次互相关算法, 先对两路接收信号做互相关运算, 再与其中一路信号的自相关结果做互相关运算, 通过对两路信号的时延估计对扰动信号定位, 减小了噪声带来的误差并提高计算准确度.对该算法进行了理论仿真和分析, 搭建了实验装置进行了实验验证.实验结果表明, 与采用直接互相关定位算法结果比较, 采用本文算法能够有效提高系统对扰动信号的定位准确度, 且具有较高的实时性.

采用FFTW（西方快速傅里叶变换）算法实现了两路接收信号的快速互相关计算，提高了MZ(马赫-曾德)周界防护系统定位的实时性。搭建了MZ周界防护实验装置，在6 km光缆上进行了振动信号定位测试。在20 MHz采样率条件下实现了21 m的定位精度，定位计算时间小于0.5 s。实验结果表明，此算法与传统FFT(快速傅里叶变换)算法相比，计算速度显著提高。

基于光纤双Mach-Zehnder干涉仪(MZI)结构对周界防护系统进行了设计研究。通过对两路经过不同延时的相同信号进行互相关运算, 实现了对振动入侵点的定位。提出了一种分段数据处理方法, 有效地提高了定位稳定性及准确性。测试结果表明, 该双Mach-Zehnder干涉仪周界防护系统可以实时对振动点进行定位, 在传感光纤长度为2km、采样率为2MHz时定位精度优于200m, 能够长时间连续稳定工作。