專利名稱：光纜通信線路安防監(jiān)控系統的制作方法
技術領域：
本申請涉及通信線路的監(jiān)控系統，尤其是光纜通信線路安防監(jiān)控系統。
背景技術：
現代光纖通信網絡已經得到廣泛應用，在全球范圍內鋪設光纜長達幾百萬公里，傳輸著眾多重要保密的信息，涉及政府，軍事，金融和私人生活等領域。最初人們認為光纖傳輸的安全性是勿庸置疑的，然而實際情況并非如此。在光纖的任何一處只要稍微進行彎曲或夾持，就可以得到其泄漏的光從而截取其傳輸的信息，這樣，在不影響光纖正常傳輸信息的情況下就能獲取其中的信息而不被人察覺。
在常見的光纜信號竊取過程中，只須0.2db的光功率就可以鑒別出光信號及其傳輸方向；即使1％的光信號就包含了所有的原始信息。僅需一臺光纖網絡分析儀就可以測定并破譯其中的通信協議。
早在1989年，美國等國就成立了專門的研究機構尋找切開光纜、竊取光纜中所傳輸信息的辦法，并在其后的數年中不遺余力地開發(fā)竊聽海底光纜的技術和設備，并取得成功。
當前光纜監(jiān)控技術主要是基于OTDR和光功率的測量方法，只能測量靜態(tài)和非常緩慢的參數變化，以及光纜中光纖斷裂、光纖衰減和連接器衰耗突增等，不能監(jiān)測到對光纖的微小擾動以及對光纜系統傳輸信息的竊取，也無法對損害光纜的行為發(fā)出預警。
因此，如何在各種突發(fā)破壞事件發(fā)生前進行及時可靠的預警，并在事發(fā)時準確定位和確定事件性質已成為保障光纖通信系統可靠性迫切需要解決的問題。

發(fā)明內容
針對上述問題，本發(fā)明一方面采用了單芯定位技術，經干涉模塊分光處理并形成固定延時，經擾動后形成相拉干涉，將擾動點信息傳至系統端。通過光在單根光纖的往返傳播，實現振動疊加，根據非單頻擾動信號存在較寬的頻譜特性這一規(guī)律，通過頻率缺損點確定擾動位置。另一方面，本發(fā)明還從多方面解決了穩(wěn)定性問題，通過準確還原相位，降低外界信號的影響。
為了實現上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下的技術方案，一種光纜通信線路安防監(jiān)控系統，其特征在于，包括光源模塊，用于產生穩(wěn)定波長的寬光譜激光，并注入到干涉模塊；干涉模塊，將所述光源模塊的寬光譜激光進行分光、延時控制處理，生成具有固定相位差的兩路干涉光波，并耦合成干涉載波，并通過監(jiān)控線路向末端模塊進行傳輸，并接收由所述末端模塊反射回來的攜帶線路全程擾動信息的光信號，經逆向分光、延時控制處理，形成相位干涉信號光輸出，以及另一路無干涉直流光輸出檢測和分析；監(jiān)控線路，包括單一光纖，用于傳輸所述干涉載波；末端模塊，用于接收所述干涉載波，平衡系統頻譜范圍、調整光路偏振態(tài)、高強度反射入射光信號，實現同一擾動對往返光信號的擾動疊加，得到有用的干涉信號；檢測和放大模塊，用于把所述干涉模塊輸出的光信號進行光電轉換并進行低噪聲放大，轉化成適合運算處理器采集和運算的電信號；數據采集和信號分析模塊，對來自所述檢測和放大模塊的兩路波形信號進行高速數字化數據采集，對擾動引起的光程差引起的相位變化進行解調還原，經頻譜變換得出線路全程的信號全譜頻域數據，找出各階頻率缺損點，確定擾動發(fā)生的位置。
比較好的是，所述數據采集和信號分析模塊進一步包括信息存儲和發(fā)布模塊，用于記錄微動位置、類型、時長等信息，并根據訂閱列表實時將信息推送到監(jiān)管終端，并為歷史查詢、分析、報表提供服務。
比較好的是，所述系統進一步包括系統支撐模塊，用于監(jiān)控所述各模塊的運行狀態(tài)，消除系統的單點故障。
比較好的是，所述光源模塊產生的激光光譜寬度至少為30nm，中心波長至少為1310nm。
比較好的是，所述光源模塊進一步包括一激光器，包括激光器制冷器，用于發(fā)出穩(wěn)定的寬光譜激光，為系統提供單路光信號；中央控制器和協處理器，用于對所述激光器進行自動溫度控制和自動功率控制；激光器驅動器和電流檢測電路，用于為所述激光器提供適當的穩(wěn)定電流；制冷器驅動器和溫度控制器，用于控制所述激光器的制冷器，使激光器始終工作在最合適狀態(tài)。
比較好的是，所述干涉模塊進一步包括分光器，用于將所述光源模塊提供的單路光信號分解為多路光信號，且功率分配均衡；合光器，用于將固定相位差的多路光信號合成為檢測用單路光；延時線，用于將不同路徑光程進行可控的精確調整延時；真空懸掛封裝裝置，設置在所述分光器、合光器和延時線的外部，用于消除環(huán)境噪聲的影響。
比較好的是，所述末端模塊進一步包括系統光纖假線，對系統進行頻率適配，用于提高系統精度；法拉第偏振旋轉反射鏡，用于消除線路偏振態(tài)影響，高強度反射入射光信號。
比較好的是，所述檢測和放大模塊進一步包括放大器，具有差分輸入、單向輸出、共模抑制功能，用于將兩路電信號差進行放大處理；光電檢測器PIN，將光信號轉換為電信號；高通濾波電路，濾掉多余的直流電平和低頻電平。
比較好的是，所述信號采集和分析模塊至少包括數據采集模塊，以至少每秒400K的速率采集信號；相位解調還原算法，采用拉格朗日微分法進行相位的解調和還原；組合的“陷波點”頻率計算算法，組合算法為welch功率譜估算+功率譜小波降噪+二次曲線最小二乘擬合，用于準確計算“陷波點”頻率值；擾動距離判定算法，根據理論分析和計算，定位的距離L和缺損頻率fnull(k)成反比。其余各項為常數，簡化后可得L＝k/f，其中，k為一常量，k≈50677。f為成奇次倍頻關系的一系列缺損頻率的基頻。經相位還原得到的振動信號，在頻域存在陷波點。通過精確獲得的陷波點的頻率值，就可計算出擾動發(fā)生的準確位置；智能擾動模式識別模塊，包括在數據采集和分類的基礎上，確立擾動模型的維度及結構模式數據形成基礎語料庫，LBG算法、歐氏距離分類定義，用于判別發(fā)生的擾動類型，包括振動或觸碰光纜、劇烈振動或敲擊光纜、刮擦或開剝光纜、觸碰接頭盒、觸動光芯等，并具有學習功能。
采用上述技術方案，可以了解到關聯通信線路上的各種擾動位置和擾動類型信息，同時記錄下時間等附加信息，通過信息存儲模塊保存到數據庫中，并經網絡實時發(fā)送到管理監(jiān)控終端。


下面，參照附圖，對于熟悉本技術領域的人員而言，從對本發(fā)明的詳細描述中，本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點將顯而易見。
圖1是本發(fā)明的光纜通信線路安防監(jiān)控系統結構框圖；圖2是一個示意在監(jiān)控線路20中存在有擾動點D的示意圖；圖3是圖1中定位和模式識別模塊的工作流程圖；圖4是本發(fā)明中干涉模塊的組成框圖。
具體實施例方式
附圖1所示為光纜通信線路安防監(jiān)控系統結構，包括主控模塊10，該主控模塊10由光源模塊11、干涉模塊12、檢測和放大模塊13、數據采集和信號分析模塊14和系統支撐模塊15組成，主控模塊10通過監(jiān)控線路20與末端模塊30進行通信。
光源模塊11包括，用于發(fā)出穩(wěn)定的寬光譜激光，并可根據系統狀態(tài)進行人工調節(jié)穩(wěn)定光源；用于進行人機交互，對激光器進行自動溫度控制和自動功率控制的中央控制器和協處理器；用于為激光器供給適當的穩(wěn)定電流的激光器驅動器和電流檢測電路；用于控制激光器的制冷器，使激光器始終工作在最合適狀態(tài)的制冷器驅動器和溫度控制器。其中該光源模塊11產生的激光譜寬至少為30nm，中心波長至少為1310nm，由光譜寬度完全消除偏振模色散(PMD)引起的擾動，保證系統長期穩(wěn)定性。
干涉模塊12，包括用于將單路光信號分解為多路光信號，且功率分配均衡的若干分光器121、122、124；用于將多路固定相位差的光合成為檢測用單路光的合光器123、125，用于將不同路徑光程進行可控的精確調整延時的光纖延時線126、127；以及用于消除環(huán)境噪聲對系統的影響的真空懸掛封裝裝置128，請參見附圖4。該干涉模塊12將光源模塊11的白光(寬光譜激光)進行分光、延時控制處理，生成具有固定相位差的兩路干涉光波，并耦合成干涉載波，然后傳輸到監(jiān)測光纖光纜線路中的單一光纖中；同時，接收由末端模塊反射回來的攜帶線路全程擾動信息的光信號，再經逆向分光、延時控制處理，形成相位干涉信號光輸出，以及另一路無干涉直流光輸出，用于檢測和分析。
末端模塊，包括對系統進行頻率適配，用于提高系統精度的系統光纖假線，以及用于消除線路偏振態(tài)影響，高強度反射入射光信號的法拉第偏振旋轉反射鏡；該末端模塊用于平衡系統頻譜范圍、調整光路偏振態(tài)、高強度反射入射光信號，是系統實現單芯定位的關鍵要素之一，實現同一擾動對往返光信號的擾動疊加，使之得到有用的干涉信號，提高定位精度。
檢測和放大模塊，包括具有差分輸入、單向輸出、共模抑制功能，用于將兩路電信號差進行放大處理的放大模塊儀器放大器；將光信號轉換為電信號的光電檢測器PIN；濾掉多余的直流電平和低頻電平的高通濾波電路；該監(jiān)測和放大模塊用于把干涉模塊輸出的光信號進行光電轉換并經儀器放大器進行低噪聲放大，轉化成適合運算處理器采集和運算的電信號。
數據采集和信號分析模塊，包括以至少每秒400K的速率采集信號的數據采集模塊；相位解調還原算法，采用拉格朗日微分法進行相位的解調和還原；組合的“陷波點”頻率計算算法，組合算法為welch功率譜估算+功率譜小波降噪+二次曲線最小二乘擬合，用于準確計算“陷波點”頻率值；擾動距離判定算法，根據理論分析和計算，定位的距離L和缺損頻率fnull(k)成反比。其余各項為常數，簡化后可得L＝k/f，其中，k為一常量，k≈50677。f為成奇次倍頻關系的一系列缺損頻率的基頻。經相位還原得到的振動信號，在頻域存在陷波點。通過精確獲得的陷波點的頻率值，就可計算出擾動發(fā)生的準確位置；智能擾動模式識別模塊，包括在數據采集和分類的基礎上，確立擾動模型的維度及結構模式數據形成基礎語料庫，LBG算法、歐氏距離分類定義，用于判別發(fā)生的擾動類型，包括振動或觸碰光纜、劇烈振動或敲擊光纜、刮擦或開剝光纜、觸碰接頭盒、觸動光芯等，并具有學習功能。該數據采集和分析模塊對來自檢測和放大模塊的兩路波形信號進行高速數字化數據采集，對擾動引起的光程差進而引起的相位變化進行解調還原，經頻譜變換得出線路全程的信號全譜頻域數據，經復雜算法找出各階頻率缺損點，精確計算出擾動發(fā)生的位置；在模塊中，內嵌智能擾動模式識別模塊組件，對擾動的類型進行計算、分類。下面詳細說明整個系統的工作過程，從而可以對本發(fā)明的系統有個較清晰的認識。
首先介紹單芯定位原理。本發(fā)明的系統從原理上講是一個光纖干涉型傳感器。由于系統屬于相位調制型，只有形成干涉的光才能夠攜帶擾動點的相位信息。如圖2所示，由于干涉光路來回兩次通過擾動點，所獲取的擾動信息實際上是疊加后形成的合擾動信息，其頻率特性與擾動位置密切相關。
分析形成干涉的兩路光，顯然對于光在光纖中的傳播時間，下式成立T=2neff(l0-l)c=2neffLe...(6.1)]]>其中T是光從D點到6再返回D所需時間(單位μs)，l為D和5間距(單位m)，l0整段光纖長度(單位m)，neff有效折射率(無量綱)。普遍情況下，由于光線的敏感性，D點的準靜態(tài)應變可以激發(fā)出為多個正弦頻率的擾動?，F考慮其中頻率為ω的擾動，則有(t)＝0sin(ωt) (6.2)其中(t)是某時刻由于準靜態(tài)應變而產生的光相位移動(無量綱)，0(無量綱)、ω(單位Hz)是與擾動源和光纖特性相關的常量。由于兩束相干光都經過了兩次調制，前者在t、t+T時刻，后者在t+τ、t+τ+T時刻，則有
其中Δ(ω，t)為由頻率為ω的擾動在t時刻引起的干涉系統中的光的相移。6.3式僅僅考慮了頻率為ω的擾動，若考慮所有頻率的擾動，由于實施的擾動是可疊加的，因此得到 6.4式中(t)是總的相移，Δi(ω，t)即(4-13)式中Δ(ω，t)，mi是由頻率為ω的擾動信號幅度大小決定的一個加權系數，而(t)則是整個準靜態(tài)應變產生的光相位移動。我們得到PIN接收到的光功率為P(ω，t)＝A{1+cos[ψ+(t)]} (6.5)其中P(ω，t)是3×3光纖耦合器的輸出端口得到的隨時間變化的輸出功率(單位μW)，A是與輸入光功率大小有關的一個常量，ψ為由整個整個系統決定的初始相位(無量綱)，為常數；因此，輸出的交流分量只與干涉系統中的相移(t)(與擾動相關)有關。對6.5式作泰勒級數展開并取前兩項，得P(ω，t)＝A[1+cosψ-sinψ·sin(t)]＝A[1+cosψ-sinψ·(t)]＝A(1+cosψ)-Asinψ·(t) (6.6)對照6.3、6.4、6.5式，即得PIN接收到的光功率P(ω，t)與D點準靜態(tài)應變的關系式，它是一個與以時間t和擾動頻率ω為變量的二元函數，因此存在時域譜和頻域譜。
由6.3式可知當cosωT2sinωτ2=0]]>時，頻域譜上與頻率ω對應的光強度其交流量始終為零，在頻域譜上表現為對應的該特征擾動頻率ω對應的光強明顯小于周邊頻率對應的光強，存在所謂“陷波點”。而這種情況又分為以下兩種可能I.當cosωT2=0]]>時，ωT2=kπ-π2]]>(其中k為自然數)；將6.1式代入，記特征頻率為fnull(k)，則得到一系列的特征頻率fnull(k)=ω2π=2k-12T=2k-12·c2neffL(k=1,2,3······)...(6.7)]]>由此式可見，擾動點的位置(用L表示)與特征頻率fnull(k)密切對應，其大小為
L=(2k-1)·c4nefffnull(k)(k=1,2,3······)...(6.8)]]>II.當sinωτ2=0]]>時，f′(k)=k-1τ]]>(τ為延遲時間)，也存在陷波點。但是，由于τ可以取得很小(可調節(jié))，與其對應的第一個特征頻率f′(1)就非常大，即在頻譜上，相應的陷波點頻率位置遠離零點；因此，只要選取適當的τ值(在本次實驗中取9.783μs)就可避免f′(k)對fnull(k)的干擾。
因此，對光強度信號作離散化的數據采集得到信號的時域譜，進而作傅立葉變換得到頻域譜，即可找出缺損頻率fnull(k)，從而依據6.8式計算出L值，判定發(fā)生準靜態(tài)應變的位置。
相位還原從上述“單芯定位技術原理”的描述中可知，為了獲得擾動特征，需要對所獲得數字信號進行相位解調。
如果以(t)表示外界擾動信息，那么在系統所采用的干涉儀(一個3×3耦合器)的兩輸出端將產生一定相位差的干涉信號，經光電轉換后，電路部分濾去了信號的直流部分，輸出兩路交流信號，可以表示為 其中，(t)為外界信號，A(t)和B(t)是經兩路放大器分別放大之后所產生幅度系數，φ為系統初始相位。相位還原的任務就是從兩路調相信號中解調出外界擾動信號(t)。
結合圖1的組成，光源模塊11發(fā)出穩(wěn)定的寬譜白光，經過反射隔離器送至核心的3×3分光干涉模塊12；該干涉模塊12把一路光分成兩路，并加入一個固定的延時，再合并到一起，送至被監(jiān)測線路20的由單根光纖組成的監(jiān)控線路20中；合并的兩路光傳送并經末端模塊30中的法拉第偏振反射器進行反射后，回傳至干涉模塊12，再在干涉模塊12中分為兩路后，輸出至檢測和放大模塊13中的光電檢測器，經檢測和放大模塊13獲得的數據逐一進入各個模塊進行處理。在整個過程中，一旦在監(jiān)控線路20上出現擾動時，光信號由于彈光效應出現相位變化，因而將擾動相關信息攜帶回到檢測端，進行定位和模式識別處理，經檢測得到的數據送入數據采集和信號分析模塊14進行分析。
在數據采集和信號分析模塊14中包括信號采集和分析模塊141、相位解調還原算法模塊142、Welch法頻譜變換模塊143、智能擾動模式識別模塊144和信息儲存和發(fā)布模塊145。該模塊首先對模塊13送來的數據進行相位還原后得到解調的相位數據，然后將相位數據經過Welch法頻譜變換得到功率譜，在功率譜上找出缺損的頻點后計算出具體的擾動位置，并將相位數據通過智能擾動模式識別模塊144識別出擾動的類型，同時記錄下時間等信息后由信息存儲模塊保存到數據庫中，并通過網絡發(fā)送到管理監(jiān)控臺。具體請參見如下說明。
相位還原模塊采用拉格朗日微分法計算出解調的相位數據。一旦得到了相位數據，在頻譜變換模塊143中對相位數據進行Welch功率譜變換得到功率譜，然后將相位數據和功率譜數據輸入到定位和模式識別模塊144，在該模塊中進行如圖3所示的工作流程如下步驟31，得到相位數據的非零部分；步驟32，生成新的數組保留首端非零相位信息；步驟33，新數據進行降采樣處理；步驟34，進行Welch變換做能量譜；步驟35，進行能量譜梳狀濾波；步驟36，對信號求對數譜；步驟37，進行小波降噪處理，得到小波降噪譜的波谷信息；步驟38，根據能量譜修正谷深信息；步驟39，判斷是否有超過設定谷深閾值的谷深？如果沒有轉入步驟45；步驟40，如果有，得到最大谷深的位置索引、以及一定范圍內谷深信息和所有谷深信息；步驟41，循環(huán)得到最大谷深的3倍頻和5倍頻位置索引；步驟42，求得可信度，并判定是否可信度小于4？步驟43，如果可信度小于4，根據最大谷深位置求出距離；步驟44，如果可信度不小于4，根據多階位置點平均得出距離；步驟45，結束流程。
從以上工作流程中可得到位置和擾動類型信息，同時記錄下時間等附加信息，通過信息存儲模塊保存到數據庫中，并經網絡實時發(fā)送到管理監(jiān)控終端。所發(fā)生的擾動類型包括振動或觸碰光纜、劇烈振動或敲擊光纜、刮擦或開剝光纜、觸碰接頭盒、觸動光芯。
上述的光源模塊進一步包括激光器，用于發(fā)出穩(wěn)定的寬光譜激光；中央控制器和協處理器，用于進行人機交互，對所述激光器進行自動溫度控制和自動功率控制；激光器驅動器和電流檢測電路，用于為所述激光器供給適當的穩(wěn)定電流；制冷器驅動器和溫度控制器，用于控制激光器的制冷器，使激光器始終工作在最合適狀態(tài)。
上述的干涉模塊進一步包括分光器，用于將單路光分解為多路固定相位差的光；合光器，用于將多路固定相位差的光合成為檢測用單路光。
上述的末端模塊進一步包括系統光纖假線，用于提高系統精度；法拉第偏振旋轉反射鏡，用于消除線路偏振態(tài)影響。
本發(fā)明的光纜通信線路安防監(jiān)控系統，通過檢測針對光纖光纜的各種外界擾動(包括直接或間接的觸動或振動等)，獲取外界擾動信號的特征信息并進行智能化分析處理，對擾動的性質做出判斷，實現對光纖光纜環(huán)境的安全監(jiān)測、預警和管理。
前面提供了對較佳實施例的描述，以使本領域內的任何技術人員可使用或利用本發(fā)明。對這些實施例的各種修改對本領域內的技術人員是顯而易見的，可把這里所述的總的原理應用到其他實施例而不使用創(chuàng)造性。因而，本發(fā)明將不限于這里所示的實施例，而應依據符合這里所揭示的原理和新特征的最寬范圍。
權利要求
1.一種光纜通信線路安防監(jiān)控系統，其特征在于，包括光源模塊，用于產生穩(wěn)定波長的寬光譜激光，并注入到干涉模塊；干涉模塊，將所述光源模塊的寬光譜激光進行分光、延時控制處理，生成具有固定相位差的兩路干涉光波，并耦合成干涉載波，并通過監(jiān)控線路向末端模塊進行傳輸，并接收由所述末端模塊反射回來的攜帶線路全程擾動信息的光信號，經逆向分光、延時控制處理，形成相位干涉信號光輸出，以及另一路無干涉直流光輸出檢測和分析；監(jiān)控線路，包括單一光纖，用于傳輸所述干涉載波；末端模塊，用于接收所述干涉載波，平衡系統頻譜范圍、調整光路偏振態(tài)、高強度反射入射光信號，實現同一擾動對往返光信號的擾動疊加，得到有用的干涉信號；檢測和放大模塊，用于把所述干涉模塊輸出的光信號進行光電轉換并進行低噪聲放大，轉化成適合運算處理器采集和運算的電信號；數據采集和信號分析模塊，對來自所述檢測和放大模塊的兩路波形信號進行高速數字化數據采集，對擾動引起的光程差引起的相位變化進行解調還原，經頻譜變換得出線路全程的信號全譜頻域數據，找出各階頻率缺損點，確定擾動發(fā)生的位置。
2.根據權利要求1所述的光纜通信線路安防監(jiān)控系統，其特征在于，所述數據采集和信號分析模塊進一步包括信息存儲和發(fā)布模塊，用于記錄微動位置、類型、時長等信息，并根據訂閱列表實時將信息推送到監(jiān)管終端，并為歷史查詢、分析、報表提供服務。
3.根據權利要求2所述的光纜通信線路安防監(jiān)控系統，其特征在于，所述系統進一步包括系統支撐模塊，用于監(jiān)控所述各模塊的運行狀態(tài)，消除系統的單點故障。
4.根據權利要求3所述的光纜擾動信號監(jiān)測定位系統，其特征在于，所述光源模塊產生的激光光譜寬度至少為30nm，中心波長至少為1310nm。
5.根據權利要求4所述的光纜通信線路安防監(jiān)控系統，其特征在于，所述光源模塊進一步包括一激光器，包括激光器制冷器，用于發(fā)出穩(wěn)定的寬光譜激光，提供單路光信號；中央控制器和協處理器，用于對所述激光器進行自動溫度控制和自動功率控制；激光器驅動器和電流檢測電路，用于為所述激光器提供適當的穩(wěn)定電流；制冷器驅動器和溫度控制器，用于控制所述激光器的制冷器，使激光器始終工作在最合適狀態(tài)。
6.根據權利要求4或5所述的光纜通信線路安防監(jiān)控系統，其特征在于，所述干涉模塊進一步包括分光器，用于將所述光源模塊提供的單路光信號分解為多路光信號，且功率分配均衡；合光器，用于將固定相位差的多路光信號合成為檢測用單路光；延時線，用于將不同路徑光程進行可控的精確調整延時；真空懸掛封裝裝置，設置在所述分光器、合光器和延時線的外部，用于消除環(huán)境噪聲的影響。
7.根據權利要求6所述的光纜通信線路安防監(jiān)控系統，其特征在于，所述末端模塊進一步包括系統光纖假線，對系統進行頻率適配，用于提高系統精度；法拉第偏振旋轉反射鏡，用于消除線路偏振態(tài)影響，高強度反射入射光信號。
8.根據權利要求1所述的光纖光纜擾動信號監(jiān)測定位系統，其特征在于，所述檢測和放大模塊進一步包括放大器，具有差分輸入、單向輸出、共模抑制功能，用于將兩路電信號差進行放大處理；光電檢測器PIN，將光信號轉換為電信號；高通濾波電路，濾掉多余的直流電平和低頻電平。
9.根據權利要求7所述的光纜通信線路安防監(jiān)控系統，其特征在于，所述信號采集和分析模塊至少包括數據采集模塊，以至少每秒400K的速率采集信號；相位解調還原算法，采用拉格朗日微分法進行相位的解調和還原；組合的“陷波點”頻率計算算法，組合算法為welch功率譜估算+功率譜小波降噪+二次曲線最小二乘擬合，用于準確計算“陷波點”頻率值；擾動距離判定算法，根據理論分析和計算，定位的距離L和缺損頻率fnull(k)成反比，其余各項為常數，簡化后可得L＝k/f，其中，k為一常量，k≈50677，f為成奇次倍頻關系的一系列缺損頻率的基頻。經相位還原得到的振動信號，在頻域存在陷波點。通過精確獲得的陷波點的頻率值，就可計算出擾動發(fā)生的準確位置；智能擾動模式識別模塊，包括在數據采集和分類的基礎上，確立擾動模型的維度及結構模式數據形成基礎語料庫，LBG算法、歐氏距離分類定義，用于判別發(fā)生的擾動類型，包括振動或觸碰光纜、劇烈振動或敲擊光纜、刮擦或開剝光纜、觸碰接頭盒、觸動光芯等，并具有學習功能。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光纜通信線路安防監(jiān)控系統，包括光源模塊和干涉模塊，監(jiān)控線路，包括單一光纖，用于傳輸干涉載波；末端模塊，用于接收干涉載波，平衡系統頻譜范圍、調整光路偏振態(tài)、高強度反射入射光信號，實現同一擾動對往返光信號的擾動疊加，得到有用的干涉信號；檢測和放大模塊，用于把干涉模塊輸出的光信號進行光電轉換并進行低噪聲放大，轉化成適合運算處理器采集和運算的電信號；數據采集和信號分析模塊，對來自檢測和放大模塊的兩路波形信號進行高速數字化數據采集，對擾動引起的光程差引起的相位變化進行解調還原，經頻譜變換得出線路全程的信號全譜頻域數據，找出各階頻率缺損點，確定擾動發(fā)生的位置。采用上述技術方案，可以了解到關聯通信線路上的各種擾動位置和擾動類型信息，同時記錄下時間等附加信息，通過信息存儲模塊保存到數據庫中，并經網絡實時發(fā)送到管理監(jiān)控終端。
文檔編號H04B10/08GK101051869SQ200710040760
公開日2007年10月10日 申請日期2007年5月17日 優(yōu)先權日2007年5月17日
發(fā)明者賈波, 倪作廷, 何立強 申請人:上海光朗信通訊技術有限公司, 中國人民解放軍總參謀部通信工程設計研究院