專利名稱：估計擾動的位置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種估計傳輸鏈路上的擾動的位置的方法和設備，具體地，涉及一種在所述擾動是時變擾動的情況下估計傳輸鏈路上的擾動的位置的方法和設備。
背景技術：
已知可以通過在波導管中發(fā)射測試脈沖并監(jiān)測該測試脈沖的分布的后向散射(distributed backscattering)以檢測返回的、時間相關的信號中的異常(如果有的話)，來估計不規(guī)則性(irregularity)在波導管中的位置。異常的示例可以是返回信號的時間相關的振幅的階躍變化(stepchange)。然而，這種已知的光時域反射測量(OTDR)技術不能很好地適用于檢測時變的擾動。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種估計傳輸鏈路上的時變擾動的位置的方法，所述方法包括以下步驟至少部分地復制來自源的輸出信號，以使得存在信號副本對；將所述信號副本發(fā)送到所述傳輸鏈路上；接收從所述傳輸鏈路返回的、先前發(fā)送到所述傳輸鏈路上的信號副本中的至少部分信號副本；對所接收到的發(fā)送的信號副本對的信號副本進行組合，以產(chǎn)生組合信號；以及使用所述組合信號中的時間特性來估計所述通信鏈路上的擾動的位置。
因為將輸出信號的副本組合以產(chǎn)生組合信號，所以這些副本中至少一個的任何改動可能產(chǎn)生所述組合信號的變化，從而便于估計時變擾動。
優(yōu)選地，所述傳輸鏈路是光波導管，如光纖。所述鏈路的動態(tài)或其他時變擾動通常是物理擾動，如聲學振動或其他振動。物理擾動可能在所述傳輸鏈路的光學介質(zhì)中產(chǎn)生應變或彈性波，從而改變沿所述鏈路傳播的信號副本中的至少一個的相位。動態(tài)擾動可以是固定的，即，位于固定點。另選地，所述動態(tài)擾動可沿著光波導管運動。
優(yōu)選地，信號將由分布的后向散射(例如雷利(Rayleigh)后向散射)的作用而被返回，從而信號隨著所述信號沿波導管傳播而逐漸地返回。這通常引起在時間上分布的組合信號。優(yōu)選地，監(jiān)測所述組合信號以檢測其中的擾動特征，根據(jù)所述擾動特征可推斷出擾動的存在。
擾動特征的一個示例可以是組合信號的振幅的變化，例如，關于時間的階躍變化。組合信號可以以軌跡的方式作為時間的函數(shù)被顯示在顯示裝置上，使得根據(jù)所述軌跡在視覺上推斷出擾動的出現(xiàn)。然而，可以分析組合信號以檢測擾動特征的更細小的特性。
組合信號中的時間特性可以是與擾動特征相關聯(lián)的返回時間，具體地是導致該擾動特征的返回的信號副本(曾經(jīng)被組合)的到達時間，該時間是光傳播到物理擾動的位置并從該物理擾動的位置傳播回來的往返時間。在一個實施例中，來自源的脈沖會引起時間分布的組合信號，并且所述組合信號將作為從基準時間經(jīng)過的時間的函數(shù)來進行監(jiān)測，所述基準時間與產(chǎn)生脈沖的時間相關。
來自源的輸出信號優(yōu)選地具有不規(guī)則的分量，在這種情況下，至少部分地復制來自源的輸出信號的步驟將優(yōu)選地導致所述不規(guī)則分量為信號副本對中的每一個信號副本所共有。在每個信號副本中，信號的其他特性不需要相同例如，信號副本可具有不同的振幅。不規(guī)則分量優(yōu)選地是隨機的或偽隨機的(對于偽隨機，這意味著，盡管理論上可以預測分量，但是進行預測所需的時間和處理能力將使得實際上不可能進行預測)。如果所述輸出信號具有一波形，若該波形具有隨機發(fā)生的相位變化則可由該波形的相位來提供不規(guī)則分量?？煞奖愕赝ㄟ^具有短的相干時間的光源來提供所述波形，優(yōu)選地，所述相干時間小于10皮秒或者甚至小于1皮秒。組合信號優(yōu)選地是由兩個波形的干涉或混合而產(chǎn)生的干涉信號。
優(yōu)選地，所述信號副本將沿著傳輸鏈路以具有相對于彼此的時間延遲的方式進行傳輸，從而存在一領先副本和一尾隨副本。返回的領先副本隨后可相對于先前的尾隨副本被延遲，從而兩個副本可以彼此基本步調(diào)一致地進行組合。
在一優(yōu)選實施例中，這是使用干涉計(如，非平衡馬赫-曾德(MachZehnder)干涉計)級來實現(xiàn)地。在該優(yōu)選實施例中，將來自光源的輸出提供給干涉計，在該干涉計中復制信號，將一個副本引入干涉計的一條路徑，與各路徑相關聯(lián)的通過時間不同，從而在信號副本從干涉計級發(fā)送的時間之間導致相對或差分延遲。隨后可使用同一干涉計級以特別方便的方式重新配向返回的信號副本，這是因為沿向外方向施加的相對延遲與沿返回方向施加的相對延遲相同，這存在于由兩條路徑的通過時間的差所確定的每個情況中。
優(yōu)選地，至少部分地根據(jù)源的平均相干時間來選擇差分延遲。差分延遲優(yōu)選地大于相干時間。優(yōu)選地，差分延遲與相干時間的比率大于或等于103(而更優(yōu)選地為105或者甚至更優(yōu)選地為107)。
優(yōu)選地，在第一位置執(zhí)行復制輸出信號和傳輸所述信號的步驟，距第一位置至少1km或者甚至至少10km的距離，擾動是可檢測的。
傳輸鏈路可包括沿導軌延伸的光通道，所述導軌被布置為引導運動車輛的運動。以這種方式，傳輸鏈路可用于監(jiān)測被引導沿著所述傳輸鏈路運動的車輛的運動。
優(yōu)選地，所述光通道與軌道是機械耦合的關系，從而車輛的運動引起沿著光通道的擾動。光通道不需要與軌道直接耦合，并且可例如通過地面間接地耦合。例如，光通道可簡單地布置在接近于軌道的地面上或布置在管道中，而不需要被保護。然而，因為機械耦合，所以由沿著軌道的車輛的運動所產(chǎn)生的振動或者其他擾動(諸如聲學擾動)可在傳輸鏈路中引起相應(雖然被衰減或變動)的擾動，所述擾動可以以與車輛相同的速度以連續(xù)的方式沿著鏈路運動。
因為與光通道耦合的聲音不需要(但是可以)在特定的耦合點進行增強，并且因為代之的由軌道和通道之間的介質(zhì)提供的連續(xù)耦合通常是足夠的，所以可方便地使用由現(xiàn)有的軌道旁的光纖線纜提供的光通道。另選地，可使用在現(xiàn)有的軌道旁的管道中安裝的新線纜。
導軌優(yōu)選地具有一條或更多條軌道的形式，所述軌道通常引導火車的運動。因為火車產(chǎn)生的振動可能是顯著的，從而使得更易于檢測這種車輛的位置，所以這樣布置特別方便。


在所附權利要求中提供了本發(fā)明的另外的方面。以下將參照下面的附圖僅以示例的方式，更詳細地描述本發(fā)明，在附圖中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的具有傳輸鏈路的光學檢測系統(tǒng)；圖2示出了供圖1的系統(tǒng)使用的信號處理電路；圖3示出了如何將數(shù)據(jù)復用到圖1的鏈路上；圖4示出了光接收器電路；圖5a示出了光源電路；圖5b示出了次優(yōu)選的另一光源電路；圖6a到圖6c示出了采樣的返回信號的測量軌跡；圖7a和圖7b示出了理論曲線；圖8a示出了測量的返回信號；圖8b示出了多條理論曲線；圖9示出了在第一實施例中如何檢測火車的位置；圖10示出了在第二實施例中如何檢測火車的位置；以及圖11示出了在第三實施例中如何檢測火車的位置。
具體實施例方式
估計擾動的位置圖1示出了檢測系統(tǒng)10，其中，監(jiān)測站12連接到光纖16。動態(tài)擾動在光纖上標記為X的點處引入，要確定所述動態(tài)擾動沿該光纖的位置。概括地說，監(jiān)測站12被構成為將檢測信號發(fā)送到光纖16上，所述檢測信號由于動態(tài)擾動而經(jīng)歷相位變化。由于沿著光纖的Rayleigh(雷利)后向散射作用，返回了檢測信號的分量。隨后對返回到監(jiān)測站12的后向散射分量進行處理，以辨別由動態(tài)擾動引入的相位變化。因為從光纖的不同區(qū)域返回的后向散射分量在不同的時間到達監(jiān)測站12，所以根據(jù)經(jīng)調(diào)制的后向散射分量的返回時間來確定擾動的位置。
監(jiān)測站12包括具有短的相干時間(輸出中的向信號提供不規(guī)則分量的隨機相位變化)的光脈沖源18，所述脈沖源由驅(qū)動器單元118驅(qū)動。來自光源18的脈沖被提供給干涉計級20，這里干涉計級20為具有第一路徑24和第二路徑26的Mach Zehnder干涉計，其中，第一路徑24和第二路徑26在各端部分別通過第一耦合級28與第二耦合級30相耦合。對于沿向外方向傳播的光，第一耦合級28用作定向功率(強度)分配器，將來自光源18的光引入各個路徑24和26，以預定方式分享到達每個路徑的功率(這里，第一耦合級用作50∶50的功率分配器，但可使用不同的比率)。
因此，對于光源18提供的每個脈沖，所述脈沖被復制，從而存在第一副本和第二副本，在該示例中所述第一副本和第二副本互為副本。一個副本沿第一路徑24傳播，而另一個副本沿第二路徑26傳播。第二耦合級30耦合到干涉計的輸出端35，該輸出端連接到光纖16。第二耦合級30用作沿向外方向傳播的光的組合器，將來自第一路徑和第二路徑的光引入干涉計輸出端35。干涉計的第一路徑具有用于增大光在第一耦合級28和第二耦合級30之間傳播的通過時間的延遲級34，對于在耦合級28和30之間傳播的光，沿第一路徑24的通過時間大于沿第二路徑26的通過時間。因此，對于由光源產(chǎn)生的每個脈沖，干涉計20用于將一個脈沖副本相對于另一個脈沖副本延遲了延遲時間D，所述脈沖副本在相互不同的時間被傳輸?shù)焦饫w網(wǎng)絡16上。
對于沿返回方向傳播的信號，第二耦合級30用作功率分配器，其方式與第一耦合級28對沿前向方向(來自光源18)的光的作用的方式相同。這樣，返回信號的強度在第二耦合級30被分割，一部分沿第一路徑24引導，而另一部分沿第二路徑26引導。第一耦合級28隨后用于組合來自第一和第二路徑的沿著返回方向的光，將經(jīng)組合的光作為干涉(組合)信號引入與第一耦合級28的輸出端相耦合的信號處理系統(tǒng)29。
該信號處理系統(tǒng)包括光接收器51，耦合到第一耦合級28，用于將光信號轉(zhuǎn)換為電信號；濾波器52，用于接收來自光接收器51的電信號，并對該電信號進行濾波；第一信號處理單元54，用于處理經(jīng)濾波的電信號；和可選的附加處理單元540，用于對電信號執(zhí)行更詳細的處理。濾波器52的帶寬(約1MHz)與期望的信號帶寬相匹配以最小化外部噪聲。
圖4中更詳細地示出了光接收器51。來自耦合器28的光入射到光電晶體管702(這里是PIN-FET)，光電晶體管702產(chǎn)生電輸出，在提供給可變增益電流反饋放大器706之前將該電輸出提供給用作緩沖器的雙極晶體管704。光源18可以是發(fā)光二極管、放大的自發(fā)發(fā)射源(諸如摻鉺光纖放大器)、半導體光放大器、或者超輻射發(fā)光二極管，這是因為它們具有寬且平滑的功率譜以及短的相干時間(約0.5ps或更小)。然而，如稍后參照圖5所述，法布里-珀羅(Fabry-Perot)激光二極管是優(yōu)選的。
光源產(chǎn)生的輻射可以是非偏振的，或者另選地可以在光源和干涉計之間設置去偏振單元43，用于在光被注入干涉計之前對光去偏振(去偏振單元例如可以是光纖立奧(Lyot)型去偏振器)?？梢栽诟缮嬗嫷囊粭l路徑(這里是第一路徑)上設置偏振控制器或去偏振器49，從而在第一耦合器28處組合的來自第一路徑的沿返回方向的光的偏振至少部分地與來自另一路徑的光的偏振相配向(align)。去偏振器還具有這樣的優(yōu)點，即，可有效地雜混(scramble)返回的后向散射信號中的任何偏振結(jié)構，使得更容易檢測到缺損(loss defect)。
通常，所述源以1微米和2微米之間(優(yōu)選地約1.3或1.55微米)的波長工作，以有效地利用標準電信光纖，這種光纖被構造為支持所述波長的單模式傳輸。通常，所述光纖會具有直徑約9或10微米的單芯。
通過考慮從光纖上的特定點返回的向外脈沖副本的返回分量，可最好地理解監(jiān)測站12的操作。對于由源18產(chǎn)生的每個脈沖，將會得到四個信號非遲滯信號S0，其在前向方向和反向方向上都沿干涉計20的第二路徑26傳播；第一遲滯信號S1，在前向方向上延遲了延遲D(而在反向方向上并不延遲)；第二遲滯信號S2，在反向方向上延遲了延遲D(而在前向方向上并不延遲)；和二次遲滯信號S3，其延遲了延遲2D，信號S3在前向方向和反向方向的每一個方向上都被延遲。
僅在一個方向上延遲的第一遲滯信號S1和第二遲滯信號S2將同時返回第一耦合級28。在光纖16中沒有任何擾動的情況下，這些信號互為副本(即，具有相同的相位或相位變化)并且所述信號在第一耦合級28處會建設性干涉，或者換句話說建設性組合。然而，如果一對信號S1和S2中的一個信號相對于該對信號中的另一個信號被改變(可能由于動態(tài)擾動而發(fā)生)，則信號S1、S2將不再建設性干涉。這將導致來自第一耦合級的干涉信號的變化。具體地，信號S1、S2的相對的相位變化將導致第一耦合級的輸出端的干涉信號的振幅變化。
通過光纖傳播的光的相位變化通常受到物理擾動的影響。這是因為，物理擾動(例如由移動、聲波、超聲波或其他振動所引起的)可能導致光纖或其他光學鏈路的傳輸屬性的變化。具體地，物理擾動(諸如由振動引起的物理擾動)可能導致時變應變，其將通過改變折射率、偏振或者改變物理長度或通過其組合來改變光纖的光導介質(zhì)(通常是光纖的硅質(zhì)玻璃芯)的應變區(qū)域的光路徑長度。
對于由源產(chǎn)生的每個脈沖，干涉信號將分布在與脈沖副本沿著光纖的通過時間相對應的時間上。圖8a的軌跡A示出了由從源發(fā)送的脈沖引起的干涉信號(I)是如何隨著發(fā)送該脈沖開始所經(jīng)過的時間而變化的(軌跡B用于更強的擾動)。這里，軌跡上的各點對應于沿光纖的返回了相關信號處的位置。
最初，脈沖副本將經(jīng)受很少的因后向散射的衰減或損失。因此，與脈沖強度相關的后向散射分量的強度較高且干涉信號也較高。當脈沖副本沿光纖傳播時，脈沖及后向散射分量衰減，其結(jié)果是干涉信號隨時間減小。
在時間t1之后，返回的后向散射分量將從已傳播越過了位置X的脈沖引發(fā)。當脈沖副本或后向散射分量通過位置X時，由脈沖副本引起的后向散射分量的相位將受到擾動的影響。因為擾動隨時間變化，所以給定的一對脈沖的后向散射分量的相對相位將被改變，導致在時間t1干涉信號急劇變化。相同地，來自己傳播越過了X的脈沖的返回分量也受到影響。因此，軌跡在時間t1之后以階梯狀的方式保持變化。因為時間t1對應于到第一檢測位置并返回的往返時間，所以到X點的沿光纖路徑的距離可以根據(jù)t1的值(或者相對于基準時間的值t1，其包括偏移量，例如由于干涉計的延遲線34而引起的偏移量)進行推斷。
為了觀看圖8a的軌跡，處理單元54包括有處理器/存儲器電路55。處理器/存儲器電路連接到光源18的驅(qū)動器118，用于存取驅(qū)動源18的電脈沖信號。處理器/存儲器電路包括定時器單元57，該定時器單元57指示了在傳輸了來自源的各脈沖之后經(jīng)過的時間，該定時器單元配置為當發(fā)出新的光脈沖時使用脈沖信號來復位。處理器/存儲器電路55連接到帶通放大器51以接收電領域的干涉信號并按照從產(chǎn)生脈沖開始所經(jīng)過的時間的函數(shù)來存儲來自各脈沖的信號。為了按照時間的函數(shù)來存儲干涉信號，處理器/存儲器電路55配置為按間隔地采樣干涉信號，并與相關聯(lián)的返回時間一起存儲每個采樣。隨后在觀看裝置101上可觀看所存儲的干涉信號。然而，干涉信號可以例如通過陰極顯示器的殘跡(remnance)被臨時存儲。
來自源的脈沖將以重復的方式(優(yōu)選地為每隔1ms)發(fā)送，每個脈沖的持續(xù)時間為1μs。另選地，為了得到更高的分辨率，所述脈沖可以為0.5μs長。
延遲線優(yōu)選為至少20km，由于對于更短的長度并且當擾動較小時(即，使光纖相位的改變線性地響應)，干涉計系統(tǒng)在擾動頻率較低時變得較不靈敏。使用約20km(其對應于約100μs的延遲)的延遲線，因為每隔1ms發(fā)送的脈沖通常持續(xù)時間為1μs，所以當脈沖(信號)副本沿光纖傳播時，它們在空間上是獨立的。然而，對于更長的脈沖或更短的延遲，信號副本可能彼此疊加。對于連續(xù)信號，因為連續(xù)信號會無縫地連接為連續(xù)的波形，所以信號各自不會是離散的實體。
在一個實施例中，首先使用從位于分站(outstation)14的光纖的鏡化端表面(mirrored end surface)32反射的連續(xù)的光信號來檢測擾動的出現(xiàn)。實質(zhì)上，可以使用圖1的設備，但是其要具有產(chǎn)生連續(xù)信號而不是脈沖的源。信號從分站返回，并且以與脈沖相似的方式在干涉計中重新組合。然而，對于連續(xù)信號，可以使用帶通放大器52，其具有比用于反向散射脈沖所需的帶寬小的帶寬(約100KHz)，其結(jié)果是干涉信號具有更少的噪聲，從而允許更靈敏地檢測擾動。此外，對于連續(xù)信號，因為檢測擾動不需要定位分辨率，所以可以在一時間段上積分返回的信號。一旦檢測到擾動，則可以如上所述地來確定其位置。然而，如圖8a清楚顯示，可使用脈沖而不是連續(xù)信號來確定擾動的出現(xiàn)自身。
圖2示出了附加信號處理單元540。以與第一信號處理單元54相似的方式，附加信號處理單元540適于以光時域反射測量(OTDR)為基礎來估計沿著鏈路16的一個或更多個擾動的距離。盡管在圖1中附加信號處理單元540顯示為第一處理單元54的附加單元，但是實際上正是該附加信號處理單元540可以被實現(xiàn)監(jiān)測站。
概括地說，附加信號處理單元540被配置為使用源自第二位置的干涉來處理源自第一位置的干涉信號，所述第二位置位于所述第一位置的上游(即，比第一位置更靠近監(jiān)測站)。實際上，這是通過以下步驟完成的在第一時間和第二時間對返回信號進行采樣，并且估計這兩個采樣的信號之間的差。因為脈沖(及其返回的分量)將通過第一位置到達第二位置，所以該方法考慮了來自第一位置的干涉信號可能包括來自第二位置的影響。為了避免不必要的處理，每個位置與(由脈沖時間寬度確定的)分辨單元相關聯(lián)，所述第一和第二位置對應于相鄰的分辨單元?？梢砸赃@種方式來估計來自沿著光纖的長度的相鄰的分辨單元的干涉信號之間的差。
信號處理單元540包括采樣單元542，這里是模擬差分采樣和保持電路，該電路在輸入端543連接到濾波器52。采樣單元542被配置為采樣來自MZ耦合器28的輸入信號，具體地是來自濾波器52(其進而從光接收器51接收信號)的輸入信號。采樣單元542包括采樣級544，配置為在間隔開的時間位置對輸入信號采樣；配向級(alignment stage)546，用于配向先前在間隔開的位置所采樣的信號；和比較級548，用于比較重新配向的信號，具體地用于估計信號之間的差。具體地，如果來自比較級548的輸出信號離開了中心值超過閾值那么大，則將來自比較級548的信號傳送到窗口檢測器電路550，窗口檢測器電路550配置為在信號輸出端552產(chǎn)生輸出。
包括定時控制電路560以提供觸發(fā)信號561，該觸發(fā)信號561用于觸發(fā)光源18的驅(qū)動器單元以使該光源響應于各觸發(fā)信號而發(fā)射脈沖。定時控制電路560還產(chǎn)生時鐘脈沖562，該時鐘脈沖控制采樣單元的操作，具體地是采樣級544和546的操作。觸發(fā)信號561和時鐘脈沖562由共同定時源546(例如可以是時鐘電路)產(chǎn)生。觸發(fā)信號561可在觸發(fā)輸出端566輸出并且提供給示波器568的觸發(fā)器。然后信號輸出552可以提供給示波器568(優(yōu)選為存儲示波器)的信號輸入端并且在顯示器570上觀看?？稍O置光柵電路572a來產(chǎn)生可提供給示波器以產(chǎn)生二維顯示的光柵信號。此外，門575和577包括在如圖2所示的定時控制電路中。
本示例中的時鐘脈沖的頻率為0.5MHz，并且屬于交變相位型，即，產(chǎn)生具有一個相位562a的波列，并以180度的相移產(chǎn)生另一列。將定時控制電路配置為針對用于光源18的每個觸發(fā)脈沖，時鐘相位發(fā)生交變，并且還同步用于產(chǎn)生二維顯示的光柵產(chǎn)生器。二維表現(xiàn)將允許在存儲示波器568的顯示器570上觀察來自光纖的每個位置的后向散射信號的時間演化。數(shù)字電路和模擬電路使用分立的、經(jīng)調(diào)整的且解耦合的電源(在圖3中，向上指的箭頭指示到正供電軌的連接，而向下指的箭頭顯示到地或負供電軌的連接)。
更詳細地，采樣單元542包括復制級572，復制級572可以是簡單的“T”連接器，用于產(chǎn)生輸入信號(即，OTDR信號或者與電領域的干涉信號等同的信號)的副本。采樣級544具有兩個采樣放大器A、B，每一個放大器由各自的脈沖單元574、576觸發(fā)來進行采樣，脈沖單元輸入有來自定時控制電路560的時鐘脈沖。副本A和B的各分別進入放大器A、B，在放大器A、B中，產(chǎn)生各個離散時間脈沖振幅副本。將脈沖單元574、576安排為，兩個副本(A和B)的采樣事件偏移了一距離分辨間隔(range resolution interval)，這里是1微秒。來自采樣放大器A、B的信號隨后分別傳遞給配向級546的附加采樣放大器A’和B’，在采樣放大器A’和B’中，這些樣本隨后被重新采樣。
附加采樣放大器A’、B’或等同的采樣門電路由各脈沖單元578、579(脈沖單元578、579由來自定時控制單元560的時鐘脈沖驅(qū)動)觸發(fā)。附加放大器A’、B’以這樣的方式來操作，即，(通過脈沖單元578、579的定時)A副本的重新采樣信號在B副本的采樣信號之前這意味著A樣本源自這樣的距離分辨單元，該距離分辨單元直接位于B信號的距離分辨單元之前。這種重新采樣策略的結(jié)果是多個采樣點沿著光纖鏈路16“行進(walk)”(以對應于1微秒的距離分開)，但是具有2微秒的步長(假設光源最初傳輸?shù)焦饫w鏈路16上的脈沖的持續(xù)時間為1微秒)。
比較級548包括用于估計兩次采樣的信號A和B之間的差的差分放大器549，即，差分放大器的輸出端給出了與A-B相關的輸出。因為A和B的軌跡在比較之前被重新配向，所以可以認為獲得了與時間相關的信號的坡度或梯度相關的值。有效地，對時間相關的采樣信號進行了差分，即，估計相鄰樣本之間的差(盡管這些樣本不必是直接相鄰的樣本)。
圖4中更詳細地示出了光接收器51。來自耦合器28的光入射到光電晶體管702(這里是PIN-FET)，其產(chǎn)生電輸出，該電輸出在提供給可變增益電流反饋放大器706之前要提供給雙極晶體管704(用作緩沖器)。在圖5a中，更詳細地示出了優(yōu)選的光源18。(通過干涉計級)傳輸?shù)芥溌?6上的光是由Fabry-Perot激光器710產(chǎn)生的。在單穩(wěn)態(tài)脈沖產(chǎn)生單元712處接收到來自定時控制電路560的觸發(fā)信號561，單穩(wěn)態(tài)脈沖產(chǎn)生單元712針對每個接收到的觸發(fā)信號產(chǎn)生一脈沖，所述脈沖由升壓放大器714放大以驅(qū)動激光器710。圖5b示出了使用DFB激光器的另選例。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)DFB激光器可引起相干噪聲以及不穩(wěn)定性。
圖6a、圖6b和圖6c示出了在信號處理單元540中不同點處的采樣波形。圖6a示出了規(guī)則的采樣(重新采樣)脈沖相對于脈沖振幅調(diào)制了的采樣波形A和B的位置。在圖6a中，顯示了重復的采樣脈沖720(最深的線)。A采樣信號(來自放大器A的輸出)以灰線722來顯示，而B采樣信號(即，來自放大器B的輸出)由較淺的線724來顯示。從“A”軌跡可以看出，與通常在OTDR中所預料的一樣，反向散射信號的振幅隨經(jīng)過的時間(從光源發(fā)射了測試脈沖開始)的增加而減小。“B”軌跡724的振幅同樣隨著經(jīng)過的時間而減小，但是“B”軌跡相對于A軌跡移動了。
在圖6b中示出了重新采樣的信號A和B(即，來自采樣放大器A’和B’的輸出)，A樣本是較深的軌跡726，而B樣本是較淺的軌跡728。如上所述，因為這兩個信號已經(jīng)被重新采樣，所以它們現(xiàn)在已經(jīng)配向。由更淺的軌跡730示出了A和B重新采樣的信號的差(即，來自比較級548的輸出(A-B))。盡管在該軌跡中沒有指示擾動的明顯特征，但是圖6c的(A-B)軌跡清楚地顯示了在大約165微秒(與曲線A和B的階躍變化相對應的時間)處的特征。圖6b和圖6c的軌跡之間的差異在于驅(qū)動采樣放大器的時鐘信號在圖6b中相移為零，而在圖6c中具有180度的相移。這示出了如何通過使用一個相位的時鐘信號產(chǎn)生第一(A-B)軌跡并且使用相位偏移了180度的時鐘產(chǎn)生另一個(A-B)軌跡，從而一條軌跡中的采樣單元之間的間隙可通過在移動了一個單元長度的單元中采樣來有效地消除。以這種方式，本實施例的分辨率是1微秒，其對應于100米的量級的長度。因此，分辨長度等于來自光源18的測試信號的脈沖長度。
檢測數(shù)據(jù)承載光鏈路圖3示出了圖1的光纖或者其他傳輸鏈路16如何以波分復用的方式承載數(shù)據(jù)。傳輸鏈路16通過通向傳輸鏈路的檢測部161的耦合光纖160在連接器162處耦合到監(jiān)測站12。來自耦合光纖160的輻射通過第一波長耦合器164在鏈路16的輸入端(即，監(jiān)控側(cè))被引入鏈路16，而在鏈路16的輸出端(遠離監(jiān)控側(cè))設置有第二波長耦合器166，從而來自鏈路16的光可耦合到位于終端光纖170的末端的端反射器168，終端光纖170將第二波長耦合器166連接到反射器168。發(fā)射站172和接收站174分別連接到第一波長耦合器164和第二波長耦合器166。
將波長耦合器164和166中的每一個配置為，使用波分復用技術，數(shù)據(jù)可以以一個波長在發(fā)射站172和接收站174之間的鏈路16上傳輸，而來自監(jiān)測站12的輻射可以以另一波長在光纖鏈路16上傳送，來自發(fā)射站172和監(jiān)測站12的輻射在鏈路16內(nèi)的共用光纖或介質(zhì)上傳輸。
在第二波長耦合器166，具有源18的波長的光從鏈路16導向終端光纖170，在終端光纖170處，當在反射器168反射時，輻射被反射并返回到鏈路16中，從而向回傳輸?shù)奖O(jiān)測站。以這種方式，可沿著鏈路16進行通信，同時監(jiān)控該鏈路，而不會過度地影響該通信(盡管可以檢測到沿著由耦合光纖160、光纖鏈路16和終端光纖170形成的光纖路徑的擾動)。在一另選實施例中，盡管信號流從干涉計20被發(fā)射到其上的耦合光纖優(yōu)選地是單芯光纖，但是，通信鏈路16是具有多條光纖的線纜。在這樣的情形下，耦合光纖160將簡單地耦合到鏈路16的多條傳輸光纖中的一條光纖，所述光纖的相對端耦合到反射器168。因此，發(fā)送站172和接收站174之間的信號仍可在其他傳輸光纖上傳送，被監(jiān)測的光纖中的擾動指示線纜中的擾動。
如從以上描述可以看到的那樣，可監(jiān)測正用于通信的光纖，同時由該光纖傳送通信量。試圖在光纖上竊聽的人可能通過操作光纖而引起物理擾動。如果出現(xiàn)擾動，則可以估計擾動的沿著光纖的位置，使得竊聽者被定位。因此可提供用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩珎鬏斅窂健?br> 理論細節(jié)以下至少部分地基于標量干涉計OTDR理論來解釋以上實施例的至少某些方面幕后的理論。還涉及到使用脈沖探測信號來激勵分布的Rayleigh后向散射信號以給出擾動位置信息的干涉計OTDR的理論操作。通過首先考慮離散反射器和連續(xù)波激勵信號從而最好地理解該問題。
對于m(t)≈exp(-jφm(t))形式的“點”擾動。在cW激勵下，可顯示出由下式給出的在傳感器的輸出中的“ac”項zac(t)∝2.Cos[φm(t-τ)+φm(t-2T+τ)-φm(t-τ-D)-φm(t-2T+τ-D)](1)其中，T是從被測試的光纖的起始點到反射點的行程時間，τ是到達擾動點的行程時間。D是干涉計中的不平衡延遲。
如果我們考慮形式為φm(t)＝a.Sin(ωm(t))的正弦調(diào)制擾動，則等式(1)變?yōu)?
其可寫成該形式 這是角變化的典型結(jié)果并且可使用第一類貝塞爾(Bessel)函數(shù)來估計。角變化深度R2是擾動的振幅a，位置τ和頻率ωm的函數(shù)，并且由下式給出 從(2c)得出，變化深度在以下時間和頻率的點處得到最小值和最大值當fm=nD]]>時，最小值為 ；當fm=2n-12D]]>時，最大值為 其中，n是[-∞，+∞]范圍內(nèi)的整數(shù)。
圖7a和圖7b示出了對于調(diào)制頻率、干涉計延遲D、相對的擾動位置(T-τ)/D的各個值(具體地是對于4a＝1、D＝25km(延遲線優(yōu)選為至少20km)、T-τ＝2D以及fm＝0.8kHz)，等式(2c)的示例曲線圖。圖7a清楚地示出了作為函數(shù)擾動頻率的傳感器的響應(即，其靈敏度)如何示出了擾動對光纖的非線性響應的影響。軌跡A是針對低振幅擾動的，軌跡B是針對高振幅擾動的。
脈沖探測信號目前，檢查OTDR方法的簡單方式是將光纖視為包括n個分散的反射，其中，每個反射位于一OTDR距離分辨單元中。該單元的大小由OTDR探測脈沖(τw)的持續(xù)時間限定，并且通常為1μs(對應于100米的分辨率)。從每個單元反射的信號的振幅和相位是光纖衰減(到/從所述單元)的函數(shù)并且散射的分量的總體均值集中在其中?，F(xiàn)在每個單元起到上述離散反射的作用并且因此限定了T。實際上，T現(xiàn)在采用一組點Ti的形式，其中i=1到n。
現(xiàn)在，如果我們引入由OTDR脈沖探測信號p(t)＝Po.rect[t/τw]描述的激勵信號，則可從等式(1)推導出所得到的信號的公式。
ziac(t)＝Ki(t-D-2Ti).Cos[φm(t-τ)+φm(t-2Ti+τ)-φm(t-τ-D)-φm(t-2Ti+τ-D)](3)
其中，Ziac(t)是來自單元i的信號的ac分量，并且Ki(t)＝|p(t)hi(t)|2(4)是OTDR探測脈沖和第i個距離分辨單元之間的卷積。
應注意的要點在于來自第i個單元中的散射信號的隨機相位分量在檢測過程中丟失(等式4中的|.|2運算符)，所以它不會損害結(jié)果。
因此，等式(4)表明用OTDR得到的信號可使用更簡單的公式(即等式(1)和等式(2))來說明。然而，通過將Ti的適當?shù)闹荡脒@些等式中來找到在OTDR軌跡上的每個可分辨點處的信號。非相干OTDR標記圖(signature)的特有的指數(shù)衰減還改變了該信號的振幅。
這個簡單的模型解釋了在實際試驗中看到的OTDR軌跡的形狀。圖8a示出了在擾動的頻率為1.25kHz且位于位置X處的情況下單次測量的OTDR軌跡(橫軸是時間，縱軸是來自干涉計級的(組合)信號的電平)。曲線A示出了當擾動幅度較小時的典型的單脈沖響應。在不同的脈沖之間，隨著擾動的變化，電平沿著軌跡的整個長度向上/向下移動。然而，隨著擾動振幅的增大，軌跡開始顯示沿著其長度的結(jié)構(曲線B)。這種結(jié)構在不同的脈沖之間也上下擺動。圖8a示出了根據(jù)長度為～D/2(D＝25km)的測試光纖測量的OTDR軌跡。圖8b示出了對于擾動音調(diào)的基本的和前兩個奇次諧波的擾動長度分布(等式2c)的理論幅度。
因此，在本示例中，在時間位置(對應于空間位置)X處的擾動特征是干涉信號的急劇變化，這里是增大，但如圖6a到圖6c的示例中所示，該變化也可以是減小。
通過建模來預測這種依賴長度的結(jié)構。圖8b示出了作為通過增大擾動的幅度而產(chǎn)生的奇次諧波頻率的函數(shù)的所得到的變化深度的幅度(等式2c)。(T-τ)/D對應于擾動點“X”和第i個散射區(qū)域之間的距離。很明顯在沿著光纖剛過一半的點處第5諧波為零。OTDR軌跡顯示了通過所述理論預測的特征長度分布變化。
提取位置信息的信號處理圖8a中的OTDR軌跡表明即使點擾動也能導致沿后向散射標記圖的分布特征。然而，關鍵點在于在出現(xiàn)擾動的點，標記圖中總是出現(xiàn)突然的變化。圖6b和圖6c顯示了這一點。這些實時的模擬后向散射信號顯示了可以以OTDR距離分辨率(在這種情況下為約1μs)所確定的精度來定位擾動的起始點。因此，信號處理系統(tǒng)被設計為通過比較來自兩個相鄰的距離分辨單元A和B的信號來尋找這些特征。通過執(zhí)行它們之間的差，圖8a中顯示的較慢的結(jié)構將消失(除非相鄰的單元之間存在擾動，否則它們相互關聯(lián))。因此，原則上，通過這種技術，可以定位任何數(shù)量的同時擾動。
窗口檢測器(圖2)可用于選擇高于特定幅度的(A-B)特征，以在OTDR軌跡上產(chǎn)生距離標記(或加亮點)。相似地，可形成擾動的二維的“像電視一樣的圖像”。在這種情況下，x方向?qū)谘刂饫w的距離，y方向?qū)诿恳粋€距離分辨單元的擾動時間歷史，z變化(z-variation)由窗口檢測器的輸出驅(qū)動。
檢測運動車輛的位置圖9示出了用于檢測車輛的位置的檢測系統(tǒng)300(與先前的圖相同的組件具有相同的標號)。這里，光纖線纜16(傳輸鏈路)沿鐵路軌道302延伸以檢測沿軌道行駛的火車304的位置。光纖線纜16沿與軌道302大致平行的方向延伸，優(yōu)選地，光纖線纜16埋在地下或靠近軌道的管道中。
在一端，光纖線纜16與監(jiān)測設備耦合，所述監(jiān)測設備是用于監(jiān)測光纖線纜16的物理擾動(特別是動態(tài)擾動)的監(jiān)測站12(諸如圖1所示的檢測站)的形式。光纖線纜將與鐵路軌道302足夠接近地鋪設，以便火車304的運動能夠引起光纖線纜16中的動態(tài)擾動，該動態(tài)擾動可在監(jiān)測站12被檢測到?；疖囈鸬臄_動通常是火車304所在之處，其結(jié)果是火車的運動擾動將引起以與火車的速度相對應的速度沿線纜16運動的動態(tài)擾動。因此，光纖可作為連續(xù)地監(jiān)測車輛在空間中的運動的檢測器。
光纖線纜16將沿軌道302的側(cè)面鋪設，并且可埋在地下或現(xiàn)有的管道中，光纖線纜16足夠接近于軌道，以便火車產(chǎn)生的擾動通過地面?zhèn)鞑サ竭_光纖線纜16。光纖線纜可鋪設在軌道之下，但是優(yōu)選地緊鄰軌道鋪設，例如，離軌道1m的距離。另選地，可設置沿鐵軌延伸的孔或槽來容納光纖線纜16，光纖線纜16沿這樣的孔或槽延伸。在一個實施例中，在軌道旁邊的現(xiàn)有的管道可方便地用來容納線纜。
很明顯，光纖線纜16對運動的火車的靈敏度將依賴于局部環(huán)境，諸如光纖(或管道)與軌道之間的距離、地面和土壤條件、線纜特性等。因此，系統(tǒng)的靈敏度不可能沿光纖16的長度保持恒定。
另外的光纖線纜116可以按與第一線纜16相似的方式沿軌道布置，但是相對于第一光纖，光纖線纜116的相對端與監(jiān)測站112耦合。因此，當火車遠離一個監(jiān)測站時，它將更接近另一監(jiān)測站。因為通常沿任何一條光纖的靈敏度隨著該光纖與監(jiān)測站的距離增大而減小，所以這樣將改善整個系統(tǒng)的靈敏度。
為了增大光纖16與軌道之間的機械耦合，光纖可在一點或更多點橫向鋪設在軌道之下。優(yōu)選地，如圖10所示，光纖路徑將具有鋪設在軌道之下的一個或更多個U形部分，從而在彼此接近的兩點處橫向地越過軌道(如果多于一個的U形部分在軌道之下延伸，則將監(jiān)測站的空間分辨率選擇為可將來自相鄰的U形部分的擾動彼此區(qū)分)。
例如在車站306附近可將多個U形部分布置為從一側(cè)到另一側(cè)的排列，在U形部分之間，光纖通常與軌道平行地延伸。在遠離車站區(qū)域處，光纖通常與軌道平行地延伸，即，與軌道并排地布置。
另選地，如圖11所示，可將第一光纖16布置為在車站區(qū)域使用的多個U形部分，而與軌道平行延伸的第二光纖116可用于檢測火車在車站之間的位置。
通常，光纖線纜在車站之間(通常是1km或更長的距離，優(yōu)選為10km)沿與軌道大致平行的方向延伸，這種光纖能夠測量在至少1km、甚至10km的大致連續(xù)的距離上的運動。很明顯，所述檢測器系統(tǒng)能夠以小于所述大致連續(xù)的距離的分辨率來確定位置，分辨率由光脈沖的持續(xù)時間以及可從火車或其他車輛檢測到的擾動的傳播范圍來控制。即使在光纖的大致平行的部分之間設置了橫向部分，優(yōu)選地，應設置至少一個延伸至少1km(優(yōu)選為10km)的大致平行的部分。
因此可以看到，本實施例可允許在一對要組合的信號副本中出現(xiàn)相位差，以形成干涉信號，從而由擾動引起的光纖中的時變的相位變化導致所述信號對(其中之一尾隨另一個)之間的相位差，所述相位差可轉(zhuǎn)換為干涉信號的振幅變化。
總而言之，在以上實施例中，使用了光時域反射法技術，在該技術中，將一系列低相干測試脈沖發(fā)射到光學鏈路中，并且監(jiān)測后向散射的返回信號。所述測試脈沖通過非平衡的Mach Zehnder干涉計，其結(jié)果是對于每個測試脈沖，一對時間經(jīng)位移的脈沖副本被發(fā)射到鏈路上。反向散射的返回信號通過同一干涉計，這使每一對脈沖副本被重新配向并且相互干涉。時變擾動可能不同地影響了一對脈沖副本中的各脈沖副本。結(jié)果，在后向散射的信號中可能出現(xiàn)了諸如階躍的異常。根據(jù)異常的時間位置，來估計與引起該異常的擾動相關的距離。
權利要求
1.一種估計傳輸鏈路上的時變擾動的位置的方法，所述方法包括以下步驟至少部分地復制來自源的輸出信號，以使得存在信號副本對；將所述信號副本發(fā)送到所述傳輸鏈路上；接收從所述傳輸鏈路返回的、先前發(fā)送到所述傳輸鏈路上的信號副本中的至少部分信號副本；對所接收到的發(fā)送的信號副本對的信號副本進行組合，以產(chǎn)生組合信號；以及使用所述組合信號中的時間特性來估計所述傳輸鏈路上的擾動的位置。
2.如權利要求1所述的方法，其中，所述時間特性包括所述組合信號中出現(xiàn)擾動特征時的時間。
3.如權利要求1或權利要求2所述的方法，其中，當信號副本沿所述傳輸鏈路傳播時，因分布的后向散射作用使所述信號副本返回。
4.如權利要求3所述的方法，其中，所述源被配置為產(chǎn)生具有光脈沖形式的輸出信號，隨著各光脈沖沿所述傳輸鏈路傳播，所述光脈沖引起在時間上分布的組合信號。
5.如前述權利要求中任一項所述的方法，其中，在第一組間隔開的時間位置和第二組間隔開的時間位置處對所述組合信號進行采樣，并且其中，在比較步驟中比較所述第一采樣組和第二采樣組。
6.如權利要求5所述的方法，其中，所述第一組時間位置和第二組時間位置是交錯的。
7.如權利要求5或權利要求6所述的方法，其中，所述比較步驟包括產(chǎn)生至少部分地依賴于所述第一組和第二組之間的差的一組數(shù)據(jù)。
8.如前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述信號副本沿光學傳輸鏈路的公用的傳輸介質(zhì)傳送。
9.如前述權利要求中任一項所述的方法，其中，信號副本對的信號副本以具有相對于彼此的差分延遲的方式沿所述傳輸鏈路傳播。
10.如權利要求9所述的方法，其中，在耦合到光源的非平衡干涉計處引起所述差分延遲，所述干涉計具有第一路徑和第二路徑，第一路徑的通過時間大于第二路徑的通過時間，使信號副本對的信號副本沿相互不同的各自的路徑傳播。
11.如權利要求10所述的方法，其中，所述干涉計具有耦合到所述源的第一耦合級，所述耦合級布置為將來自所述源的進入輻射強度的一部分沿一條路徑引導，并將該進入輻射強度的另一部分沿另一路徑引導，從而形成第一信號副本和第二信號副本。
12.如權利要求11所述的方法，其中，所述干涉計具有第二耦合級，用于組合來自所述第一和第二路徑的輻射，并用于將所組合的輻射耦合到所述公用通信鏈路。
13.如權利要求12所述的方法，其中，第二耦合級將從所述第二位置返回的每個信號沿所述第一和第二路徑引導，并且其中，隨后在所述第一耦合級處對這樣引導的信號進行組合。
14.如前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述信號副本對的信號副本在第一位置處相對于彼此被延遲，并且其中，在遠離第一位置的第二位置處擾動是可檢測的。
15.如前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述信號副本對中的每一個信號副本都被檢測到的擾動所干擾。
16.如前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述信號副本對的信號副本以相同的方向沿所述傳輸鏈路傳播。
17.如前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述輸出信號具有與其相關聯(lián)的平均相位相干時間，所述時間小于1皮秒。
18.如權利要求17所述的方法，其中，所述信號副本對的信號副本具有與其相關聯(lián)的差分延遲時間，所述延遲時間比所述平均相位相干時間至少大1000倍。
19.如前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述傳輸鏈路包括沿導軌延伸的光通道，所述導軌布置為引導車輛的運動，所述通道布置為使車輛的運動能引起沿著所述光通道的攏動。
20.如權利要求19所述的方法，其中，所述光通道的路徑以一定間隔跨越導軌。
21.如權利要求19或20所述的方法，其中，所述導軌具有用于引導火車的運動的一條或更多條軌道的形式。
22.一種用于估計傳輸鏈路上的時變擾動的位置的設備，所述設備包括復制裝置，用于至少部分地復制來自源的輸出信號，以使得存在信號副本對；發(fā)送裝置，用于將所述信號副本發(fā)送到所述傳輸鏈路上；接收裝置，接收從所述傳輸鏈路返回的、先前發(fā)送到所述傳輸鏈路上的信號副本中的至少部分信號副本；組合裝置，對所接收到的發(fā)送的信號副本對的信號副本進行組合，以產(chǎn)生組合信號；以及監(jiān)測裝置，用于監(jiān)測作為時間的函數(shù)的所述組合信號。
23.如權利要求22所述的設備，其中，所述監(jiān)測裝置包括顯示裝置，該顯示裝置用于顯示作為時間的函數(shù)的所述組合信號。
24.如權利要求22或23所述的設備，其中，設置有延遲裝置用于使信號副本對的信號副本相對于彼此延遲。
25.如權利要求24所述的設備，其中，通過干涉計級來提供所述延遲裝置，所述干涉計級具有第一和第二傳輸支路以及用于耦合到所述第一和第二支路或者從所述第一和第二支路耦合的耦合裝置，并且其中，通過所述耦合裝置來共同地形成用于復制輸出信號的裝置和用于組合接收到的信號副本的裝置。
26.一種用于監(jiān)測傳輸鏈路的監(jiān)測站，所述監(jiān)測站具有源，用于產(chǎn)生輸出信號；干涉計級，用于至少部分地復制來自所述源的輸出信號，以使得對于每個輸出信號，存在信號副本對；輸出端，用于將所述信號副本發(fā)射到所述傳輸鏈路上；和處理器電路；其中，所述干涉計級布置為從所述鏈路接收由分布的后向散射的作用而返回的信號副本，并且對所述信號副本進行組合以產(chǎn)生干涉信號，并且其中，所述處理器電路布置為與所述返回信號的時間特性的指示相關聯(lián)地存儲所述干涉信號。
27.如權利要求26所述的監(jiān)測站，其中，所述干涉信號是隨時間變化的時間分布的信號，并且其中，時間特性是所述返回信號的時間變化。
28.如權利要求26或27所述的監(jiān)測站，其中，所述干涉信號是時間分布的信號，并且所述處理器電路布置為以一定間隔對所述干涉信號進行采樣并與各樣本的各自的返回時間相關聯(lián)地存儲所述樣本。
29.如權利要求26至28中任一項所述的監(jiān)測站，其中，所述源是光脈沖源。
30.一種用于檢測運動車輛的位置的檢測系統(tǒng)，所述檢測系統(tǒng)具有導軌，用于引導車輛的運動；光通道，其沿所述導軌延伸；和監(jiān)測設備，其耦合到所述光通道，其中，所述光通道機械地耦合到所述導軌，以使車輛的運動引起沿著所述光通道的運動擾動，將所述監(jiān)測設備配置為(i)檢測來自所述光通道的指示運動擾動的光信號；(ii)估計所述光信號的至少一個時間特性；以及(iii)根據(jù)所估計的時間特性，確定沿著所述通道的運動擾動的位置指示，從而能夠檢測到車輛的沿著所述導軌的位置。
31.一種用于檢測沿導軌運動的車輛的位置的方法，其中，設置有沿所述導軌延伸的光通道以及耦合到所述光通道的監(jiān)測設備，所述光通道機械地耦合到導軌，以使車輛的運動引起沿所述光通道的運動擾動，所述方法包括以下步驟(i)檢測來自所述光通道的指示運動擾動的光信號；(ii)估計所述光信號的至少一個時間特性；(iii)根據(jù)所估計的時間特性，確定沿著所述通道的運動擾動的位置指示，和(iv)根據(jù)沿所述光通道的擾動的位置推斷出車輛的位置。
32.一種監(jiān)測傳輸鏈路以檢測所述鏈路的物理擾動的方法，所述方法包括以下步驟至少部分地復制來自源的輸出信號，以使得存在信號副本對；將所述信號副本發(fā)送到公用的通信鏈路上；接收從所述傳輸鏈路返回的、先前發(fā)送到所述傳輸鏈路上的信號副本中的至少部分信號副本；對所接收到的信號副本對的信號副本進行組合以產(chǎn)生組合信號；監(jiān)測所述組合信號以檢測所述組合信號中的擾動特征，根據(jù)所述擾動特征可推斷出擾動的存在；和根據(jù)所述組合信號中的時間特性，估計所述通信鏈路上的所述擾動的位置。
全文摘要
本發(fā)明估計擾動的位置。本發(fā)明涉及用于估計光學鏈路上的擾動(尤其在擾動是時變擾動的情況下)的位置的方法和設備。使用了光時域反射法技術，在該技術中，通過光脈沖源(18)將一系列低相干測試脈沖發(fā)射到光學鏈路(16)中，并且監(jiān)測后向散射的返回信號。所述測試脈沖通過非平衡的Mach Zehnder干涉計(20)，其結(jié)果是對于每個測試脈沖，一對時間位移的脈沖副本被發(fā)射到鏈路(16)上。反向散射的返回信號通過同一干涉計(20)，這使每一對脈沖副本被重新配向并且相互干涉。時變擾動(x)可能不同地影響了一對脈沖副本中的各脈沖副本。結(jié)果，在后向散射的信號中可能出現(xiàn)諸如階躍的異常。根據(jù)異常的時間位置，來估計與引起該異常的擾動相關的距離。
文檔編號G01D5/353GK1938575SQ200580009905
公開日2007年3月28日 申請日期2005年3月31日 優(yōu)先權日2004年3月31日
發(fā)明者彼得·希利, 埃德蒙·塞爾焦·羅伯特·?？苿?申請人:英國電訊有限公司