Способ поиска трассы прокладки оптического кабеля Российский патент 2021 года по МПК H04B3/46 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для поиска трассы прокладки оптического кабеля, в частности полностью диэлектрического оптического кабеля.

Известен способ [1] поиска трассы прокладки оптического кабеля, заключающийся в том, что над кабелем продольно-поперечно относительно предполагаемой трассы кабеля перемещают источник направленного акустовибрационного воздействия, при этом по отдельному каналу связи управляют перемещениями источника направленного акустовибрационного воздействия и уровнем акустовибрационного воздействия, с помощью фазочувствительного импульсного оптического рефлектометра, у которого длина когерентности оптического источника излучения больше длительности зондирующего импульса, измеряют характеристику обратного рассеяния оптического волокна при отсутствии вибрационного воздействия, затем производят акустовибрационное воздействие на кабель с поверхности земли, перемещая источник направленного вибрационного воздействия над предполагаемой трассой, с помощью фазочувствительного импульсного оптического рефлектометра, у которого длина когерентности оптического источника излучения больше длительности зондирующего импульса, измеряют характеристику обратного рассеяния оптического волокна при вибрационном воздействии и определяют трассу прокладки кабеля по местоположению источника направленного вибрационного воздействия, при котором разница между характеристиками обратного рассеяния, измеренными с помощью фазочувствительного импульсного оптического рефлектометра до начала и при вибрационном воздействии в месте вибрационного воздействия максимальна. К основным недостаткам данного способа относится сложность автоматизации процесса поиска, что обуславливает значительную трудоемкость и большие затраты времени.

От этого недостатка свободен способ [2] дистанционного поиска местоположения подземных коммуникаций и определения их поперечного размера и глубины залегания в грунте, заключающийся в том, что согласно способу дистанционного поиска местоположения подземных коммуникаций и определения их поперечного размера и глубины залегания в грунте передатчик перемещают с помощью летательного аппарата, приемник с приемной антенной перемещают на заданном расстоянии от передатчика, с помощью передатчика генерируют первичное электромагнитное поле, с помощью приемника с приемной антенной принимают сигналы первичного электромагнитного поля и вторичного результирующего электромагнитного поля, возникающего в результате взаимодействия первичного поля с подземными проводящими объектами, над которыми перемещается летательный аппарат и по результатам совместной обработки принимаемых сигналов определяют местоположение подземных коммуникаций, их поперечный размер и глубину залегания в грунте, при этом формируют рой беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), соединенных каналами связи между собой и с центральной станцией управления, через каналы связи управляют траекторией полета БПЛА по заданным координатам в рое, взаимным расположением БПЛА в рое и высотой полета БПЛА над поверхностью земли в рое, на нескольких БПЛА помещают передатчики с передающими антеннами, на каждом из остальных приемных БПЛА в рое помещают приемники с приемными антеннами для приема компонент электромагнитного поля, с БПЛА с передатчиком и передающей антенной генерируют первичное электромагнитное поле, на приемных БПЛА помощью приемников с приемными антеннами принимают сигналы первичного электромагнитного поля и вторичного результирующего электромагнитного поля, возникающего в результате взаимодействия первичного поля с подземными проводящими объектами, над которыми перемещают рой БПЛА, данные координат БПЛА и принимаемые приемниками сигналы компонент электромагнитного поля от приемных БПЛА по каналам связи передают на центральную станцию управления, на которой их совместно обрабатывают и по результатам совместной обработки принимаемых сигналов компонент электромагнитного поля и данных координат БПЛА определяют местоположение подземных коммуникаций, их поперечный размер и глубину залегания в грунте, при этом в процессе поиска БПЛА в рое под управлением с центральной станции управления через каналы связи могут перестраиваться, изменяя направление, скорость, высоту и взаимное расположение БПЛА в рое для обеспечения оптимальных условий поиска и безопасности полета. Реализация данного способа затруднена для обнаружения малогабаритных и совсем невозможна для полностью диэлектрических оптических кабелей связи.

Наиболее близким к заявляемому является способ [3] поиска трассы прокладки оптического кабеля, заключающийся в том, что когерентным фазочувствительным оптическим рефлектометром, работающим во временной области, измеряют характеристику обратного рассеяния оптического волокна кабеля, по которой определяют характеристики распределений акустических сигналов вдоль оптического кабеля, вдоль трассы прокладки оптического кабеля перемещают средство передвижения с источником вибро-акустического сигнала, с помощью оборудования глобальной позиционирующей системы определяют координаты средства передвижения, а по характеристикам распределений акустических сигналов вдоль оптического кабеля, выделяя параметры акустического сигнала, наводимого источником виброакустического сигнала средства передвижения, определяют расстояния от оптического кабеля до средства передвижения, по которым, зная координаты средства передвижения, определяют координаты оптического кабеля. Погрешности данного способа поиска трассы прокладки оптического кабеля определяются в первую очередь погрешностями локализации местоположения источника виброакустического сигнала средства передвижения относительно оптического кабеля. Локализация источника акустического сигнала по характеристикам распределений откликов характеристик обратного рассеяния на акустические воздействия в результате анализа их энергетических и временных характеристик и/или характеристик диаграмм направленности воздействующего сигнала на распределенном акустическом сенсоре, которым является оптическое волокно. Эта погрешность зависит от разрешения когерентного фазочувствительного оптического рефлектометра, разности высот положений относительно поверхности земли оптического кабеля и средства передвижения, зависимости параметров принимаемого акустического сигнала от расстояния до источника виброакустического сигнала средства передвижения. Эти погрешности можно существенно уменьшить, используя более одного источника акустического сигнала, которые неодинаково расположены относительно оптического кабеля и могут быть отдельно идентифицированы на характеристике распределения акустических сигналов вдоль кабеля. Однако это крайне сложно реализовать для реальных условий местности при перемещениях средств передвижения по поверхности земли.

Сущностью предполагаемого изобретения является расширение области применения.

Эта сущность достигается тем, что согласно способу поиска трассы прокладки оптического кабеля когерентным фазочувствительным оптическим рефлектометром, работающим во временной области, измеряют характеристику обратного рассеяния оптического волокна кабеля, по которой определяют характеристики распределений акустических сигналов вдоль оптического кабеля, вдоль трассы прокладки оптического кабеля перемещают средство передвижения с источником акустического сигнала, с помощью оборудования глобальной позиционирующей системы определяют координаты средства передвижения, и по характеристикам распределений акустических сигналов вдоль оптического кабеля определяют расстояния от оптического кабеля до средства передвижения, по которым, зная координаты средства передвижения, определяют координаты оптического кабеля, при этом вдоль трассы прокладки оптического кабеля перемещают не одно, а группу средств передвижения с источниками акустических сигналов, причем в качестве группы средств передвижения перемещают рой беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), соединенных каналами связи между собой и с центральной станцией управления, а на каждом БПЛА источник акустического сигнала формирует сигнал на акустической частоте отличной от акустических частот источников акустических сигналов других БПЛА в рое, через каналы связи управляют траекторией полета БПЛА по заданным координатам в рое, взаимным расположением БПЛА в рое и высотой полета БПЛА над поверхностью земли в рое, с помощью оборудования глобальной позиционирующей системы определяют координаты каждого БПЛА в рое, и по характеристикам распределений акустических сигналов вдоль оптического кабеля, выделяя параметры акустических сигналов на частотах, формируемых источниками акустических сигналов БПЛА в рое, по которым идентифицируют отдельные БПЛА, определяют расстояния от оптического кабеля до БПЛА, по которым, зная координаты БПЛА, определяют координаты оптического кабеля.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства для реализации заявляемого способа.

Устройство включает оптический кабель 1 с оптическим волокном 2, рой БПЛА с комплектом глобальной позиционирующей системы и источниками акустических сигналов 3, каналы связи 4, центральную станцию управления 5 с блоком управления и обработки 6, когерентным фазочувствительным оптическим рефлектометром 7 и блоком отображения 8 и оборудованием глобальной позиционирующей системы 9. При этом оптическое волокно 2 оптического кабеля 1 подключено ко входу когерентного фазочувствительного оптического рефлектометра 7, выход которого соединен со первым входом блока управления и обработки 6, первый выход блока управления и обработки 6 через выход центральной станции 5 и каналы связи 4 подключен к рою БПЛА с комплектом глобальной позиционирующей системы и источниками акустических сигналов 3, а второй его выход соединен со входом блока отображения 8. Ко второму входу блока управления и обработки 6 подключен выход оборудования глобальной позиционирующей системы 9.

Устройство работает следующим образом. Когерентный фазочувствительный оптический рефлектометр 7 измеряет характеристику обратного рассеяния оптического волокна 2 оптического кабеля 1 и передает результаты измерений в блок управления и обработки 6, в котором по результатам обработки характеристику обратного рассеяния оптического волокна 2 определяют параметры распределений акустических сигналов вдоль оптического кабеля 1. Блок управления и обработки 6 контролирует перемещение роя БПЛА с комплектом глобальной позиционирующей системы и источниками акустических сигналов 3, взаимное расположение БПЛА с источниками акустических сигналов 3 в рое и идентифицирует сигналы наводимые отдельными БПЛА с комплектом глобальной позиционирующей системы и источниками акустических сигналов 3 в рое по присвоенным им частотам акустических сигналов. По результатам обработки акустических сигналов, наводимых отдельными БПЛА с комплектом глобальной позиционирующей системы и источниками акустических сигналов 3 на оптическом волокне 2 определяют расстояния от оптического кабеля до отдельных БПЛА с комплектом глобальной позиционирующей системы и источниками акустических сигналов 3 в рое, координаты которых определяют с помощью оборудования глобальной позиционирующей системы 9 и передают в блок управления и обработки 6. По координатам БПЛА с комплектом глобальной позиционирующей системы и источниками акустических сигналов 3 в рое и расстояниям от каждого из БПЛА с комплектом глобальной позиционирующей системы и источниками акустических сигналов 3 в рое до оптического кабеля 1 в блоке управления и обработки 6 определяют координаты оптического кабеля 1, запоминают их, строят трассу прокладки оптического кабеля на картах и выводят ее на дисплей блока отображения 8.

В отличие от известного способа, которым является прототип, в предлагаемом способе за счет применения роя БПЛА, каждый из которых идентифицируют по присвоенной ему частоте акустического сигнала, который формирует расположенный на его борту источник, снижается погрешность определения местоположения оптического кабеля, исключается влияние разности высот, на которых располагаются средство передвижения и оптический кабель, влияние условий местности на трассе кабеля и существенно сокращается время выполнения работ по сравнению с прототипом. Все это позволяет расширить область применения заявляемого способа по сравнению с прототипом.

Источники информации

1. RU 2656295С1.

2. RU 2656287С1.

3. WO2020086636A1.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для поиска трассы прокладки оптического кабеля. Технический результат состоит в расширении области применения. Для этого когерентным фазочувствительным оптическим рефлектометром, работающим во временной области, измеряют характеристику обратного рассеяния оптического волокна кабеля, по которой определяют характеристики распределений акустических сигналов вдоль оптического кабеля, вдоль трассы прокладки оптического кабеля перемещают средство передвижения с источником акустического сигнала, с помощью оборудования глобальной позиционирующей системы определяют координаты средства передвижения, и по характеристикам распределений акустических сигналов вдоль оптического кабеля определяют расстояния от оптического кабеля до средства передвижения, по которым, зная координаты средства передвижения, определяют координаты оптического кабеля, при этом вдоль трассы прокладки оптического кабеля перемещают не одно, а группу средств передвижения с источниками акустических сигналов, причем в качестве группы средств передвижения перемещают рой беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), соединенных каналами связи между собой и с центральной станцией управления, а на каждом БПЛА источник акустического сигнала формирует сигнал на акустической частоте, отличной от акустических частот источников акустических сигналов других БПЛА в рое, через каналы связи управляют траекторией полета БПЛА по заданным координатам в рое, взаимным расположением БПЛА в рое и высотой полета БПЛА над поверхностью земли в рое, с помощью оборудования глобальной позиционирующей системы определяют координаты каждого БПЛА в рое, и по характеристикам распределений акустических сигналов вдоль оптического кабеля, выделяя параметры акустических сигналов на частотах, формируемых источниками акустических сигналов БПЛА в рое, по которым идентифицируют отдельные БПЛА, определяют расстояния от оптического кабеля до БПЛА, по которым, зная координаты БПЛА, определяют координаты оптического кабеля. 1 ил.

Способ поиска трассы прокладки оптического кабеля, заключающийся в том, что когерентным фазочувствительным оптическим рефлектометром, работающим во временной области, измеряют характеристику обратного рассеяния оптического волокна кабеля, по которой определяют характеристики распределений акустических сигналов вдоль оптического кабеля, вдоль трассы прокладки оптического кабеля перемещают средство передвижения с источником акустического сигнала, с помощью оборудования глобальной позиционирующей системы определяют координаты средства передвижения, и по характеристикам распределений акустических сигналов вдоль оптического кабеля определяют расстояния от оптического кабеля до средства передвижения, по которым, зная координаты средства передвижения, определяют координаты оптического кабеля, отличающийся тем, что вдоль трассы прокладки оптического кабеля перемещают не одно, а группу средств передвижения с источниками акустических сигналов, причем в качестве группы средств передвижения перемещают рой беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), соединенных каналами связи между собой и с центральной станцией управления, а на каждом БПЛА источник акустического сигнала формирует сигнал на акустической частоте, отличной от акустических частот источников акустических сигналов других БПЛА в рое, через каналы связи управляют траекторией полета БПЛА по заданным координатам в рое, взаимным расположением БПЛА в рое и высотой полета БПЛА над поверхностью земли в рое, с помощью оборудования глобальной позиционирующей системы определяют координаты каждого БПЛА в рое, и по характеристикам распределений акустических сигналов вдоль оптического кабеля, выделяя параметры акустических сигналов на частотах, формируемых источниками акустических сигналов БПЛА в рое, по которым идентифицируют отдельные БПЛА, определяют расстояния от оптического кабеля до БПЛА, по которым, зная координаты БПЛА, определяют координаты оптического кабеля.