第35卷，第10期 2015年10月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.35,No.10 -pp2916-2923
October，2015
基于自适应变异果蝇优化算法和广义回归神经网络的
布里渊散射谱特征提取
张燕君1,2，刘文哲1，付兴虎1.2·，毕卫红12 1.燕山大学信息科学与工程学院，河北秦皇岛066004
2.河北省特种光纤与光纤传感重点实验室，河北秦皇岛066004
异果蝇优化算法和广义回归神经网络的布里渊散射谱特征提取算法。不仅利用了广义回归神经网络在逼近能力、学习速度、模型的泛化等方面具有的优势，而且采用搜索能力较强的自适应变异果赚优化算法进一步增强了神经网络的学习能力，从而提高了布里渊散射谱的拟合度和频移提取的准确度。在布里渊散射谱中 09 与基于有限元分析的Levenberg-Marquardt拟合法、粒子群优化和拉凡格式混合拟合法、最小二乘法进行预测比较，新算法获得的最大拟合频移误差为0.4MHz，平均拟合度为0.9912，均方根误差为0.0241。仿真结果表明所提出的算法拟合度较好，绝对误差小。因此，将此算法用于基于布里渊光时域反射的分布式光纤传感系统，可有效提高布里渊散射谱的拟合度和频移提取的准确度。
关键词分布式光纤传感；布里渊散射谱：自适应变异果蝇算法；广义回归神经网络
中图分类号：TN247文献标识码：A
引言
DOI: 10, 3964 /j. issn. 1000-0593 (2015 )10-2916-08
散射谱模型，并且对布里渊频移的测量进行了分析；张燕君等(]提出了基于有限元分析的Levenberg-Marquardt（LM)算法用于提取布重渊散射谱特征，该算法在不同线宽不同信噪
分布式光纤传感系统具有测量精度高、传感距离长、空
间分率高等特点，可以准确地测量措光纤路径上温度和应变的连续分布信息1.汀，其中基于布里渊光时域反射（bril-louin optical time domainreflection，BOTDR)的分布式光纤传感系统通过研究传感光纤的后向布里渊散射谱的频移，实现对温度和应变的同时监测34]
由于布里渊频移的相对变化量与温度、应力存在线性关系5]，因此通过拟合布里渊散射谱获得准确的布里渊频移的相对变化量是BOTDR光纤传感技术的关键。
目前，国内外许多学者对布里渊散射谱拟合进行了大量研究，如肖尚辉等“提出了基于分布式光纤传感技术的信号识别的方法，并运用Pseudo-Voigt模型对传感温度数据进行了处理：Witschas等"讨论了光纤传感的测量原理和布里渊
收稿日期：2014-07-07，修订日期：2014-11-12
比的情况下可以达到较高的运算准确度；黄民双等在布里渊光纤环形腔移频技术中采用最小二乘法进行频谱拟合，得到了较精确的温度系数测量值。随着布里渊光纤传感器探测距离的增加，对其拟合算法的数据处理能力、特征提取的准确度、算法的稳定性等提出了更高的要求。
提出了一种基于智能搜索能力的自适应变异果蝇优化算法（fliesoptimization algorithmwithadaptivemutation， FOAAM）调节广义回归神经网络（generalizedregressionneu-ralnetwork，GRNN)的新拟合算法，即FOAAM-GRNN拟合算法，并将其用于Pseudo-Voigt型谱的拟合和布里渊频移的最优化估计。实验结果表明，该算法能有效提高测量的准确度，有利于温度等传感信息的高分辨率提取，特别适用于在不同信噪比的情况下，拟合不同线宽的布重散射谱。
基金项目：国家自然科学基金项目（61205068），中国博士后科学基金项目（2013M541200），河北省自然科学基金项目（F2014203125，
F2012203148），燕山大学“新锐工程”人才支持计划项目资助
作者简介：张燕君，女，1973年生，燕山大学信息科学与工程学院教授
*通讯联系人e-mail：fuxinghu@ysu,edu.cn
e-mail : yjzhang@ ysu, edu. en