CN104359498A - 一种光纤振动位置定位方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光纤振动位置定位方法、装置及系统。其中，该方法包括：检测光纤的振动信号，并根据所述振动信号的振动数据确定振动点在光纤上距离所述光纤起始端的距离L；根据所述距离L以及预先存储的多个定标点的位置信息确定所述振动点所在的直线区间，从而确定形成所述直线区间的两个相邻定标点的位置信息；其中，所述定标点的位置信息包括地理位置坐标及其在光纤上距离所述光纤起始端的距离l，且所述光纤被所述多个定标点预先划分成多个近似直线的区间；根据确定的所述两个相邻的定标点的位置信息进行线性计算以确定所述振动点的地理位置坐标。通过上述方式，本发明能够精确地确定振源的实际位置。
Description
技术领域
本发明涉及光纤振动测量技术领域，特别是涉及一种光纤振动位置定位方法、装置及系统。
背景技术
现有的光纤传感系统，作用于光纤上的外界扰动信号，根据光弹效应，引起光纤中传输光的光学性质(如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等)变化，获得包含外界扰动信息的光信号后，对光信号进行光电转换、放大、A/D转换等处理，得到包含外界扰动信息的数字信号。为了避免远处的振动波对监控区域的干扰，需要知道振动源的位置。
但是，由于光纤传感系统通常是通过一条光纤来布防，并且光纤部署时的地点、长度、以及光纤的弯曲程度等都不是确定的，这就造成了即使明确了振源的距离，也不清楚实际的振源点在哪里，这就给实际应用带来很大的麻烦。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种光纤振动位置定位方法、装置及系统，能够精确地确定振源的实际位置。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种光纤振动位置定位方法，所述方法包括：检测光纤的振动信号，并根据所述振动信号的振动数据确定振动点在光纤上距离所述光纤起始端的距离L；根据所述距离L以及预先存储的多个定标点的位置信息确定所述振动点所在的直线区间，从而确定形成所述直线区间的两个相邻定标点的位置信息；其中，所述定标点的位置信息包括地理位置坐标及其在光纤上距离所述光纤起始端的距离l，且所述光纤被所述多个定标点预先划分成多个近似直线的区间；根据确定的所述两个相邻的定标点的位置信息进行线性计算以确定所述振动点的地理位置坐标。
其中，所述预先存储定标点的位置信息具体为：(1)在铺设的光纤上选定一点作为定标点，并通过定位装置获取所述定标点的地理位置坐标；(2)在所述定标点敲击光纤以确定敲击位置距离所述光纤初始端的距离l；以及(3)对应存储所述定标点的地理位置坐标与所述距离l；循环执行所述步骤(1)、(2)、(3)以确定并存储所述光纤上的其他定标点的位置信息。
其中，所述对应存储所述定标点的地理位置坐标与所述距离l的步骤之后，还包括：通过地图对所述定标点的地理位置坐标进行校准，并将校准后的地理位置坐标与对应的所述距离l对应保存。
其中，所述根据确定的所述两个相邻的定标点的位置信息进行线性计算以确定所述振动点的地理位置坐标的步骤包括：将所述定标点的地理位置坐标通过坐标映射转换为平面二维坐标以在一平面二维坐标系中显示所述光纤各个定标点；获得确定的所述两个定标点在所述平面二维坐标系中的坐标，并根据获得的所述坐标以及对应的距离l进行线性计算得到所述振动点在所述平面二维坐标系中的坐标；以及将所述振动点在所述平面二维坐标系中的坐标转换为地理位置坐标，以确定所述振动点的地理位置坐标。
其中，所述根据确定的所述两个相邻的定标点的位置信息进行线性计算以确定所述振动点的地理位置坐标的步骤之后，还包括：根据所述振动点的地理位置坐标在地图上的相应位置绘制报警提示图像。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种光纤振动位置定位系统，包括光纤振动传感器，用于检测光纤的振动信号，并根据所述振动信号的振动数据确定振动点在光纤上距离所述光纤起始端的距离L；所述系统还包括光纤振动位置定位装置，所述定位装置包括：存储单元，用于预先存储多个定标点的位置信息；其中，所述定标点的位置信息包括地理位置坐标及其在光纤上距离所述光纤起始端的距离l，且所述光纤被所述多个定标点预先划分成多个近似直线的区间；定标点确定单元，用于根据所述光纤振动传感器确定的所述距离L以及所述存储单元预先存储的所述定标点的位置信息确定所述振动点所在的直线区间，从而确定形成所述直线区间的两个相邻定标点的位置信息；以及振动位置确定单元，用于根据所述定标点确定单元确定的所述两个相邻的定标点的位置信息进行线性计算以确定所述振动点的地理位置坐标。
其中，所述系统还包括定标设备，用于当定标人员位于光纤上选定的一定标点位置时获取所述定标点的地理位置坐标，并将所述定标点的名称、获取的所述地理位置坐标以及所述定标点位置距离所述光纤初始端的距离l一并发送至所述监控装置，以对应地保存在所述存储单元中；其中，所述光纤振动传感器根据定标人员在所述定标点敲击光纤所产生的光脉冲信号确定所述距离l。
其中，所述定标设备为GPS定标设备。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种光纤振动位置定位装置，所述装置包括：存储单元，用于预先存储多个定标点的位置信息；其中，所述定标点的位置信息包括地理位置坐标及其在光纤上距离所述光纤起始端的距离l，且所述光纤被所述多个定标点预先划分成多个近似直线的区间；定标点确定单元，用于根据一振动点在光纤上距离所述光纤起始端的距离L以及所述存储单元预先存储的所述定标点的位置信息确定所述振动点所在的直线区间，从而确定形成所述直线区间的两个相邻定标点的位置信息；以及振动位置确定单元，用于根据所述定标点确定单元确定的所述两个相邻的定标点的位置信息进行线性计算以确定所述振动点的地理位置坐标。
其中，所述装置还包括报警信息显示单元，用于根据所述振动位置确定单元确定的所述振动点的地理位置坐标在地图上的相应位置绘制报警提示图像。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，根据振动点在光纤上距离光纤起始端的距离L以及预先存储的多个定标点的位置信息确定该振动点所在直线区间，并对定义该直线区间的两个相邻定标点的位置信息进行线性计算以确定该振动点的地理位置坐标。利用本发明，能够精确地确定振源的实际位置(地理位置)，从而提高监控工作的效率。
附图说明
图1是本发明第一实施方式中的光纤振动位置定位方法的流程示意图；
图2是本发明第二实施方式中的光纤振动位置定位方法的流程示意图；
图3是本发明实施方式中确定并存储定标点的位置信息的方法流程示意图；
图4是本发明实施方式中确定振动点的地理位置坐标的方法流程示意图；
图5是本发明实施方式中确定振动点的地理位置坐标的原理示意图；
图6是本发明第三实施方式中的光纤振动位置定位方法的流程示意图；
图7是为本发明实施方式中的光纤振动位置定位系统的结构示意图；
图8是本发明另一实施方式中的光纤振动位置定位系统的结构示意图；
图9是为本发明实施方式中的光纤振动位置定位装置的结构示意图。
元件标号
系统 50、60
光纤振动传感器 51、61
光纤振动位置定位装置 52、62、70
存储单元 520、620、71
定标点确定单元 521、621、72
振动位置确定单元 522、622、73
定标设备 63
报警信息显示单元 74
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
请参阅图1，为本发明第一实施方式中的光纤振动位置定位方法的流程示意图。该实施方式示出的光纤振动位置定位方法包括如下步骤：
步骤S10，检测光纤的振动信号，并根据该振动信号的振动数据确定振动点在光纤上距离该光纤起始端的距离L。
步骤S11，根据该距离L以及预先存储的多个定标点的位置信息确定该振动点所在的直线区间，从而确定形成该直线区间的两个相邻定标点的位置信息。
其中，该定标点的位置信息包括地理位置坐标及其在光纤上距离该光纤起始端的距离l，且该光纤被该多个定标点预先划分成多个近似直线的区间。
步骤S12，根据确定的该两个相邻的定标点的位置信息进行线性计算以确定该振动点的地理位置坐标。
请参阅图2，为本发明第二实施方式中的光纤振动位置定位方法的流程示意图。该实施方式示出的光纤振动位置定位方法包括如下步骤：
步骤S20，检测光纤的振动信号，并根据该振动信号的振动数据确定振动点在光纤上距离该光纤起始端的距离L。
步骤S21，根据该距离L以及预先存储的多个定标点的位置信息确定该振动点所在的直线区间，从而确定形成该直线区间的两个相邻定标点的位置信息。
其中，该定标点的位置信息包括地理位置坐标及其在光纤上距离该光纤起始端的距离l，且该光纤被该多个定标点预先划分成多个近似直线的区间。
请同时参阅图3，为本发明实施方式中确定并存储定标点的位置信息的方法流程示意图。该实施方式示出的确定并存储定标点的位置信息的方法包括如下步骤：
步骤S30，在铺设的光纤上选定一点作为定标点，并通过定位装置获取该定标点的地理位置坐标。
其中，由定标人员沿着光纤铺设的路线进行定标点的选择，并可以根据实际情况，如光纤的转弯处等位置选定定标点，目的在于使选定的两个相邻的定标点之间的区间段可以近似为直线。
步骤S31，在该定标点敲击光纤以确定敲击位置距离该光纤初始端的距离l。
步骤S32，对应存储该定标点的地理位置坐标与该距离l。
循环执行该步骤S30、步骤S31以及步骤S32，以确定并存储该光纤上的其他定标点的位置信息。
步骤S22，根据确定的两个相邻的定标点的位置信息进行线性计算以确定该振动点的地理位置坐标。
请同时参阅图4、5，步骤S22包括如下子步骤：
子步骤S220，将该定标点的地理位置坐标通过坐标映射转换为平面二维坐标以在一平面二维坐标系中显示该光纤各个定标点。
子步骤S221，获得确定的该两个定标点C、D在该平面二维坐标系中的坐标分别为C(x1，y1)、D(x2，y2)，根据获得的该坐标以及对应的距离lC、lD以及L进行线性计算得到该振动点在该平面二维坐标系中的坐标M(x3，y3)。
子步骤S222，将该振动点在该平面二维坐标系中的坐标转换为地理位置坐标，以确定该振动点的地理位置坐标。
请参阅图6，为本发明第三实施方式中的光纤振动位置定位方法的流程示意图。该实施方式示出的光纤振动位置定位方法包括如下步骤：
步骤S40，检测光纤的振动信号，并根据该振动信号的振动数据确定振动点在光纤上距离该光纤起始端的距离L。
步骤S41，根据该距离L以及预先存储的多个定标点的位置信息确定该振动点所在的直线区间，从而确定形成该直线区间的两个相邻定标点的位置信息。
其中，该定标点的位置信息包括地理位置坐标及其在光纤上距离该光纤起始端的距离l，且该光纤被该多个定标点预先划分成多个近似直线的区间。
步骤S42，根据确定的该两个相邻的定标点的位置信息进行线性计算以确定该振动点的地理位置坐标。
步骤S43，根据该振动点的地理位置坐标在地图上的相应位置绘制报警提示图像。
请参阅图7，为本发明实施方式中的光纤振动位置定位系统的结构示意图。该系统50包括光纤振动传感器51和光纤振动位置定位装置52，其中，该光纤振动传感器51用于检测光纤的振动信号，并根据该振动信号的振动数据确定振动点在光纤上距离该光纤起始端的距离L。
该定位装置52包括：
存储单元520，用于预先存储多个定标点的位置信息。其中，该定标点的位置信息包括地理位置坐标及其在光纤上距离该光纤起始端的距离l，且该光纤被该多个定标点预先划分成多个近似直线的区间。
定标点确定单元521，用于根据该光纤振动传感器51确定的该距离L以及该存储单元520预先存储的该定标点的位置信息确定该振动点所在的直线区间，从而确定形成该直线区间的两个相邻定标点的位置信息。
振动位置确定单元522，用于根据该定标点确定单元521确定的该两个相邻的定标点的位置信息进行线性计算以确定该振动点的地理位置坐标。
请参阅图8，为本发明另一实施方式中的光纤振动位置定位系统的结构示意图。该系统60包括光纤振动传感器61、光纤振动位置定位装置62以及定标设备63，其中，该光纤振动传感器61用于检测光纤的振动信号，并根据该振动信号的振动数据确定振动点在光纤上距离该光纤起始端的距离L。
该定标设备63用于当定标人员位于光纤上选定的一定标点位置时获取该定标点的地理位置坐标，并将该定标点的名称、获取的该地理位置坐标以及该定标点位置距离该光纤初始端的距离l一并发送至该监控装置62。其中，该光纤振动传感器61根据定标人员在该定标点敲击光纤所产生的光脉冲信号确定该距离l。其中，由定标人员沿着光纤铺设的路线进行定标点的选择，并可以根据实际情况，如光纤的转弯处等位置选定定标点，目的在于使选定的两个相邻的定标点之间的区间段可以近似为直线。
具体地，当定标人员到达定位点时开启该定标设备63获得当前地理位置坐标，并且定标人员在该定标点敲击光纤产生的光脉冲信号，该光纤振动传感器61根据该产生的光脉冲信号确定敲击点距离光纤初始端的距离l，并将该确定的距离l传输至该定标设备63。然后，定标人员在定标设备上输入当前定标点的名称，并将获取的地理位置坐标、该光纤振动传感器61确定的距离l一并传送至该定位中端62。
该定位装置62包括：
存储单元620，用于预先存储由该定标设备63确定的多个定标点的位置信息。其中，该定标点的位置信息包括地理位置坐标及其在光纤上距离该光纤起始端的距离l，且该光纤被该多个定标点预先划分成多个近似直线的区间。
定标点确定单元621，用于根据该光纤振动传感器61确定的该距离L以及该存储单元620预先存储的该定标点的位置信息确定该振动点所在的直线区间，从而确定形成该直线区间的两个相邻定标点的位置信息。
振动位置确定单元622，用于根据该定标点确定单元621确定的该两个相邻的定标点的位置信息进行线性计算以确定该振动点的地理位置坐标。
具体地，该振动位置确定单元622将该存储单元620存储的多个定标点的地理位置坐标通过坐标映射转换为平面二维坐标以在一平面二维坐标系中显示该光纤各个定标点，获得该定标点确定单元621确定的两个定标点在该平面二维坐标系中的坐标，并根据获得的该坐标以及对应的距离l进行线性计算得到该光纤振动传感器61确定的该振动点在该平面二维坐标系中的坐标，然后将该振动点在该平面二维坐标系中的坐标转换为地理位置坐标，从而确定该振动点的地理位置坐标。
在本实施方式中，该定标设备63为GPS定位设备。
请参阅图9，为本发明实施方式中的光纤振动位置定位装置的结构示意图。该装置70包括：
存储单元71，用于预先存储多个定标点的位置信息。其中，该定标点的位置信息包括地理位置坐标及其在光纤上距离该光纤起始端的距离l，且该光纤被该多个定标点预先划分成多个近似直线的区间。
定标点确定单元72，用于根据一振动点在光纤上距离该光纤起始端的距离L以及该存储单元71预先存储的该定标点的位置信息确定该振动点所在的直线区间，从而确定形成该直线区间的两个相邻定标点的位置信息。
振动位置确定单元73，用于根据该定标点确定单元72确定的该两个相邻的定标点的位置信息进行线性计算以确定该振动点的地理位置坐标。
在本实施方式中，该装置70还包括报警信息显示单元74，用于根据该振动位置确定单元73确定的该振动点的地理位置坐标在地图上的相应位置绘制报警提示图像。
本发明提供的一种光纤振动位置定位方法、装置及系统，根据振动点在光纤上距离光纤起始端的距离L以及预先存储的多个定标点的位置信息确定该振动点所在直线区间，并对定义该直线区间的两个相邻定标点的位置信息进行线性计算以确定该振动点的地理位置坐标。利用本发明，能够精确地确定振源的实际位置(地理位置)，从而提高监控工作的效率。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种光纤振动位置定位方法，其特征在于，所述方法包括：
检测光纤的振动信号，并根据所述振动信号的振动数据确定振动点在光纤上距离所述光纤起始端的距离L；
根据所述距离L以及预先存储的多个定标点的位置信息确定所述振动点所在的直线区间，从而确定形成所述直线区间的两个相邻定标点的位置信息；其中，所述定标点的位置信息包括地理位置坐标及其在光纤上距离所述光纤起始端的距离l，且所述光纤被所述多个定标点预先划分成多个近似直线的区间；
根据确定的所述两个相邻的定标点的位置信息进行线性计算以确定所述振动点的地理位置坐标。
2.根据权利要求1所述的光纤振动位置定位方法，其特征在于，所述预先存储定标点的位置信息具体为：
(1)在铺设的光纤上选定一点作为定标点，并通过定位装置获取所述定标点的地理位置坐标；
(2)在所述定标点敲击光纤以确定敲击位置距离所述光纤初始端的距离l；以及
(3)对应存储所述定标点的地理位置坐标与所述距离l；
循环执行所述步骤(1)、(2)、(3)以确定并存储所述光纤上的其他定标点的位置信息。
3.根据权利要求2所述的光纤振动位置定位方法，其特征在于，所述对应存储所述定标点的地理位置坐标与所述距离l的步骤之后，还包括：
通过地图对所述定标点的地理位置坐标进行校准，并将校准后的地理位置坐标与对应的所述距离l对应保存。
4.根据权利要求1所述的光纤振动位置定位方法，其特征在于，所述根据确定的所述两个相邻的定标点的位置信息进行线性计算以确定所述振动点的地理位置坐标的步骤包括：
将所述定标点的地理位置坐标通过坐标映射转换为平面二维坐标以在一平面二维坐标系中显示所述光纤各个定标点；
获得确定的所述两个定标点在所述平面二维坐标系中的坐标，并根据获得的所述坐标以及对应的距离l进行线性计算得到所述振动点在所述平面二维坐标系中的坐标；以及
将所述振动点在所述平面二维坐标系中的坐标转换为地理位置坐标，以确定所述振动点的地理位置坐标。
5.根据权利要求1所述的光纤振动位置定位方法，其特征在于，所述根据确定的所述两个相邻的定标点的位置信息进行线性计算以确定所述振动点的地理位置坐标的步骤之后，还包括：
根据所述振动点的地理位置坐标在地图上的相应位置绘制报警提示图像。
6.一种光纤振动位置定位系统，包括光纤振动传感器，用于检测光纤的振动信号，并根据所述振动信号的振动数据确定振动点在光纤上距离所述光纤起始端的距离L；其特征在于，所述系统还包括光纤振动位置定位装置，所述定位装置包括：
存储单元，用于预先存储多个定标点的位置信息；其中，所述定标点的位置信息包括地理位置坐标及其在光纤上距离所述光纤起始端的距离l，且所述光纤被所述多个定标点预先划分成多个近似直线的区间；
定标点确定单元，用于根据所述光纤振动传感器确定的所述距离L以及所述存储单元预先存储的所述定标点的位置信息确定所述振动点所在的直线区间，从而确定形成所述直线区间的两个相邻定标点的位置信息；以及
振动位置确定单元，用于根据所述定标点确定单元确定的所述两个相邻的定标点的位置信息进行线性计算以确定所述振动点的地理位置坐标。
7.根据权利要求6所述的光纤振动位置定位系统，其特征在于，所述系统还包括定标设备，用于当定标人员位于光纤上选定的一定标点位置时获取所述定标点的地理位置坐标，并将所述定标点的名称、获取的所述地理位置坐标以及所述定标点位置距离所述光纤初始端的距离l一并发送至所述监控装置，以对应地保存在所述存储单元中；
其中，所述光纤振动传感器根据定标人员在所述定标点敲击光纤所产生的光脉冲信号确定所述距离l。
8.根据权利要求7所述的光纤振动位置定位系统，其特征在于，所述定标设备为GPS定位设备。
9.一种光纤振动位置定位装置，其特征在于，所述装置包括：
存储单元，用于预先存储多个定标点的位置信息；其中，所述定标点的位置信息包括地理位置坐标及其在光纤上距离所述光纤起始端的距离l，且所述光纤被所述多个定标点预先划分成多个近似直线的区间；
定标点确定单元，用于根据一振动点在光纤上距离所述光纤起始端的距离L以及所述存储单元预先存储的所述定标点的位置信息确定所述振动点所在的直线区间，从而确定形成所述直线区间的两个相邻定标点的位置信息；以及
振动位置确定单元，用于根据所述定标点确定单元确定的所述两个相邻的定标点的位置信息进行线性计算以确定所述振动点的地理位置坐标。
10.根据权利要求9所述的光纤振动位置定位装置，其特征在于，所述装置还包括报警信息显示单元，用于根据所述振动位置确定单元确定的所述振动点的地理位置坐标在地图上的相应位置绘制报警提示图像。
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