[发明专利]一种基于分布式声学传感的海底光电复合缆定位方法

说明书

本发明公开了一种基于分布式声学传感的海底光电复合缆定位方法。方法包括：声学换能器发射扫频声信号；将海底光电复合缆均匀依次划分为光纤传感单元，接收扫频声信号产生后向瑞利散射光信号；后向瑞利散射光信号传输至分布式声学传感解调器DAS中进行解调输出解调声信号；将扫频声信号以及解调声信号进行互相关获得传播走时，将传播走时以及定位点位置坐标组成定位信息组；每段光纤传感单元通过定位信息组获得位置坐标；获得海底光电复合缆的定位位置。本发明的扫频声信号为主动声源，较被动声源定位更精确；使用海底光电复合缆作为信号接收器对自身进行定位，能够快速有效的对海底光电复合缆进行定位并可进行位置的定期更新。

技术领域

本发明涉及了一种复合缆定位方法，具体涉及一种基于分布式声学传感的海底光电复合缆定位方法。

背景技术

海底光电复合缆承担着海洋电力输送、水下固定中继点与岸上基站间实时数据传输等任务，但其常因海水冲击、地质变动、船只落锚和拖曳等因素的影响而改变原先所在位置，使得维护检修难度、成本大大增加。

然而目前并未有一种快速有效的海底光电复合缆定位方法能有效快速准确地对海底光电复合的位置进行定期定位及更新。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明所提供一种基于分布式声学传感的海底光电复合缆定位方法。

本发明采用的技术方案是：

本发明方法包括如下步骤：

步骤1)控制安装有声学换能器的监测船依次航行至预设的M个定位点，针对每个定位点，声学换能器均主动向周围发射一次扫频声信号；发射的扫频声信号被监测船下方的海底光电复合缆接收；

步骤2)将海底光电复合缆均匀依次划分为N段光纤传感单元，即将海底光电复合缆视为N段光纤传感单元依次连接，将光纤传感单元作为声学信号接收器；每段光纤传感单元在接收到步骤1)中发射的每次扫频声信号时均产生一次后向瑞利散射光信号；

光纤传感单元在扫频声信号的声波振动下产生应变变形，光纤传感单元的折射率和长度发生变化，从而产生后向瑞利散射光信号。通过探测后向瑞利散射光信号的相位变化，实现光纤传感单元应变的测量。

步骤3)每次产生的后向瑞丽散射光信号均被对应的光纤传感单元传输至与海底光电复合缆所电连接的分布式声学传感解调器DAS中进行解调，解调完成后输出解调声信号；

声学换能器和分布式声学传感解调器DAS具有共同的精确授时标定。

步骤4)使用移动采集设备将所有的扫频声信号、扫频声信号对应的定位点的位置坐标以及解调声信号均进行采集，并通过移动采集设备输入至岸基端预先装备的安装有信号分析模块的计算机设备中；

步骤5)针对步骤2)中的每段光纤传感单元，信号分析模块将计算机设备中的发射至光纤传感单元上的每次扫频声信号，以及通过该次扫频声信号在步骤 3)中获得的解调声信号进行互相关处理获得两者间的传播走时，将该次扫频声信号获得的传播走时以及该次扫频声信号对应的定位点的位置坐标共同组成定位信息组；

步骤6)针对步骤2)中的每段光纤传感单元，光纤传感单元共接收到M个定位点处发射的M次扫频声信号，每次扫频声信号均处理获得步骤5)中的定位信息组，即每段光纤传感单元对应获得M组定位信息组；信号分析模块通过M组定位信息组处理获得解调声信号对应的一段光纤传感单元的位置坐标；

步骤7)根据步骤6)中获取的各段光纤传感单元的位置坐标，以及依次划分的各段光纤传感单元的划分顺序，获得整条海底光电复合缆的定位位置。

所述的步骤1)中，定位点的个数M≥3。

所述的步骤3)中，海底光电复合缆铺设在海底，电连接岸基端的分布式声学传感解调器DAS。