光纤传感是传感领域中安全性高、可靠性强、可规模化应用的新型安全监测技术。其中双M-Z长距离分布式光纤定位技术被广泛应用在油气管道、智能安防等领域。但随着光纤传感在实际系统中的广泛应用,光纤定位精度及响应速度等性能指标与日益严苛的现场环境及实际需求的矛盾愈发突出,主要表现在以下两个方面:其一,定位算法的实时性与复杂运算量对于整个系统的稳定性与可靠性具有严重挑战;其二,基于双M-Z的光纤传感系统的随机偏振衰弱问题会造成信号相关性变弱,进而导致系统定位不准确。针对上述问题本论文的研究工作将从以下三个方面展开研究:(1)提出了一种基于多均值周期的分布式光纤传感定位方法。考虑到实际计算机系统数据的交互与处理特性,本论文提出的基于多均值周期的分布式光纤传感定位方法能显著降低涉及入侵定位的互相关算法的运算次数,相较于传统的定位算法的运算量得到了明显的降低,提高了系统的定位算法的快速性。(2)提出了偏振态实时闭环反馈控制系统。首先针对双M-Z光纤传感系统中的偏振衰弱问题,定时调制光源模拟产生扰动,同时将双路光强信号作为偏振反馈输入量,并基于偏振控制寻优算法,利用电动偏振控制器产生四路压电陶瓷输出信号来挤压光纤来实现光纤偏振态的定时自动调节;其次,针对偏振控制快速寻优算法问题,利用基于模拟退火的粒子群优化的偏振态搜索算法,实现了快速寻优与偏振态恢复控制;最后,进行了系统实际测试,相关测试结果验证了算法的有效性。(3)设计了基于PCI-Express接口的高速采集卡。考虑到双路信号快速实时采集问题,提高系统定位精度以及解决偏振控制器的延时问题,利用FPGA开发技术设计了基于PCI-Express接口的高速采集卡,将前级数字信号处理以及对于实时性要求严苛的数据运算定制化到自制的板卡中,相关实际测试验证了板卡数据传输的稳定性和可靠性。本论文的工作有利于提高基于双M-Z的光纤传感长距离定位系统在实际工程应用中的定位精度与可靠性,对于现有以及未来的长距离定位系统具有一定的技术参考价值。