[发明专利]光纤空间定位系统及其实现方法

权利要求书

1.光纤空间定位系统，其特征在于，包括分布式光纤传感系统模块、振动声源模块阵列、待测传感光纤及解算定位模块；

所述振动声源模块阵列，用于在待测传感光纤上产生位置信息和不同频率的振动信号，并开始时钟同步并计时；

所述分布式光纤传感系统模块，用于实时解调待测传感光纤上的振动信号，并将解调出的振动信号的频率和振动声源模块阵列的位置信息对应，得到对应光纤长度的振动声源模块阵列的位置信息和时间信息；

所述解算定位模块，用于根据所述位置信息和时间信息，解算出待测传感光纤对应光纤长度的三维坐标。

2.根据权利要求1所述的光纤空间定位系统，其特征在于，所述分布式光纤传感系统模块包括激光器模块、耦合器、光信号调制器、信号采集模块和光环形器；

所述激光器模块，用于产生光信号至耦合器；

所述耦合器为光耦合器，所述耦合器用于分别将光信号输入至光信号调制模块和信号采集模块；

所述光信号调制模块，用于将光信号调制为单脉冲光信号，并输入至光环形器；

所述光环形器，用于根据所述单脉冲光信号产生啁啾脉冲光信号并将其输入待测传感光纤，并接收所述待测传感光纤返回的反射光信号，并将所述反射光信号输入信号采集模块；

所述信号采集模块，用于根据所述反射光信号和耦合器输入的光信号产生拍频信号，并将所述拍频信号进行解调和输出，得到所述反射光信号的扰动信息。

3.根据权利要求2所述的光纤空间定位系统，其特征在于，所述光环形器为透射式光环形器或反射式光环形器。

4.根据权利要求2或3所述的光纤空间定位系统，其特征在于，所述光环形器为多端口非互易光学器件，包括N个端口，其中N大于等于三，当端口数量为三个时：

所述光环形器，用于通过端口一接收所述单脉冲光信号，并根据所述单脉冲光信号产生啁啾脉冲光信号并将其通过端口二输入待测传待测传感光纤，并接收所述待测传感光纤返回的反射光信号，并通过端口三将所述反射光信号输入信号采集模块。

5.根据权利要求1所述的光纤空间定位系统，其特征在于，所述振动声源模块阵列包括定位装置和振动产生设备；

所述定位装置用于产生位置信息；

所述振动产生设备，用于产生不同频率的振动信号，所述振动信号为声波信号。

6.根据权利要求1所述的光纤空间定位系统，其特征在于，所述待测传感光纤为单模光纤。

7.光纤空间定位系统的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、分布式光纤传感系统模块实时解调待测传感光纤上的振动信号；

步骤2、振动声源模块阵列在待测传感光纤上产生不同频率的振动信号，并开始计时；

步骤3、分布式光纤传感系统模块解调出扰动信号，记录对应光纤长度距离和扰动频率信息并根据时钟同步得到一组时长与光纤长度距离和扰动频率信息对应；

步骤4、得到与待测传感光纤长度匹配的振动声源模块的位置信息与相应时间信息，其中，一个扰动信号的频率信息对应一个振动声源模块的位置信息；

步骤5、将所述位置信息与时间信息输入解算定位模块，解算出待测传感光纤上对应光纤长度上的三维坐标。

8.根据权利要求7所述的光纤空间定位系统的实现方法，其特征在于，还包括步骤6：将待测传感光纤的长度与它的实际三维坐标的匹配信息存储到数据库中。