BiLSTM-LSTM光谱漂移校正算法

重建误差降44%

通过双向时序建模与光谱-曲率非线性映射，实现对FBG传感器长期漂移的稳健补偿，提升形状感知的长期稳定性。

张铭 · Qianshi, Zhang · Yifei, Xuan · Weijuan, Cheng · Lixing, Shi · Yuanhan, Wang · Hailin, Wen · 杜颖

Guangxue Xuebao/Acta Optica Sinica 2025

参数信息

曲率重建误差

0.1391 mm

平均精度提升

44 %

决定系数R²

0.9918

曲率重建误差（第二最小值）

1.2951 mm

曲率重建误差（第三最小值）

1.7354 mm

曲率重建误差（第四最小值）

2.5222 mm

技术优势

抗漂移稳定

双向时序建模捕捉FBG数据中的时间依赖关系，补偿光谱漂移，在长期运行中保持高精度。

误差大幅下降

曲率重建误差从15.7609 mm降至0.1391 mm，较基准模型平均降低44%。

预测一致

预测与实际曲率的相关性R²平均达0.9918，残差呈正态分布，模型精度和稳定性得到验证。

基准最优

同时超越Frenet方法的基线精度和CNN、LSTM-SelfAttention的误差最小化能力，平均绝对误差/总误差降低。

应用场景

• 光纤形状传感：替代Frenet或现有深度模块，长期漂移下保持重建精度。
• 结构健康监测：长期稳定重建结构形变，保障监测可靠性。
• 工业管道检测：在管道检测中抵抗漂移，持续输出精确形状数据。
• 医疗设备监测：为医疗设备提供抗漂移的形状感知，支持长期稳定监测。