CN109768826B - 数据处理方法、装置及设备、计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种数据处理方法、装置及设备、计算机可读存储介质，该方法包括步骤：接收光时域反射仪OTDR测量的光纤后向瑞利散射功率数据；对数据进行平均处理、低通滤波处理以及对数变换处理，得到第一OTDR曲线；获取到事件i及其发生的位置范围a_i～b_i、以及可能事件n发生的位置范围a_n～b_n；进行事件精确定位，获得精确定位到的事件位置及其发生的位置范围。本发明将光纤衰减和异常事件分开监测；在衰减监测时，通过通带宽度较窄的低通滤波处理，能够实现衰减监测的大动态范围；异常事件通过事件精确定位准确地定位出来；增加OTDR的衰减监测范围和事件监测范围，保证事件的空间分辨率不受恶化。

Description

数据处理方法、装置及设备、计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种数据处理方法、装置及设备、计算机可读存储介质。

背景技术

随着光通信技术的发展，光纤已成为现代通信的主要传输媒介。光纤网络的管理维护工作日益繁重，对光纤链路进行监测，及时发现链路故障，并对故障进行准确定位，对保证通信网络安全稳定的运行具有十分重要的意义。

OTDR(Optical Time-Domain Reflector，光时域反射仪)是最常见的光纤线路测量仪器，它通过检测被测光纤的后向瑞利散射光而获得光纤线路衰减和断点等情况。动态范围和事件分辨率为OTDR的两个主要指标，前者反映了OTDR能够监测光纤的长度大小，后者反映了OTDR进行事件定位的准确度。提高OTDR的动态范围和事件分辨率对于提高光纤监测技术水平，保证光通信的安全可靠具有重大意义。

然而在大多数应用场景中，动态范围和事件分辨率往往相互制约。传统的脉冲型OTDR通过切换探测脉冲信号的宽度来实现光纤大动态范围和高分辨率的监测。同时很多相关的研究人员提出了更加复杂的光纤监测方案来实现动态范围和分辨率水平的整体提高，但与此同时也带来了设备成本提升的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种数据处理方法、装置及设备、计算机可读存储介质，以解决现有技术中OTDR监测的动态范围和事件分辨率受限的问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供的一种数据处理方法，所述方法包括步骤：

接收光时域反射仪OTDR测量的光纤后向瑞利散射功率数据；

对所述光纤后向瑞利散射功率数据进行平均处理、低通滤波处理以及对数变换处理，得到第一OTDR曲线；

从所述第一OTDR曲线中获取到事件i及其发生的位置范围a_i～b_i、以及可能事件n发生的位置范围a_n～b_n；其中，i,n为正整数；

在所述事件i发生的位置范围a_i～b_i对事件i进行精确定位，并在所述可能事件n发生的位置范围a_n～b_n对可能事件n进行精确定位，获得精确定位到的事件及其发生的位置范围。

根据本发明的另一个方面，提供的一种数据处理装置，所述装置包括接收模块、第一OTDR曲线处理模块、第一获取模块以及精确定位模块；

所述接收模块，用于接收光时域反射仪OTDR测量的光纤后向瑞利散射功率数据；

所述第一OTDR曲线处理模块，用于对所述光纤后向瑞利散射功率数据进行平均处理、低通滤波处理以及对数变换处理，得到第一OTDR曲线；

所述第一获取模块，用于从所述第一OTDR曲线中获取到事件i及其发生的位置范围a_i～b_i、以及可能事件n发生的位置范围a_n～b_n；其中，i,n为正整数；

所述精确定位模块，用于在所述事件i发生的位置范围a_i～b_i对事件i进行精确定位，并在所述可能事件n发生的位置范围a_n～b_n对可能事件n进行精确定位，获得精确定位到的事件及其发生的位置范围。

根据本发明的另一个方面，提供的一种数据处理设备，所述数据处理设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的数据处理程序，所述数据处理程序被所述处理器执行时实现上述的数据处理方法的步骤。

根据本发明的另一个方面，提供的一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有数据处理程序，所述数据处理程序被处理器执行时实现上述的数据处理方法的步骤。

本发明实施例的一种数据处理方法、装置及设备、计算机可读存储介质，将光纤衰减和异常事件分开监测；在衰减监测时，通过通带宽度较窄的低通滤波处理，能够实现衰减监测的大动态范围；异常事件通过事件精确定位准确地定位出来；解决了现有技术中OTDR监测的动态范围和事件分辨率受限的问题，能使OTDR的衰减监测范围和事件监测范围同时增加，同时能够保证事件的空间分辨率不受恶化。

附图说明

图1为本发明第一实施例的数据处理方法流程示意图；

图2为本发明第一实施例的数据处理方法另一流程示意图；

图3为本发明第二实施例的数据处理装置结构示意图；

图4为本发明第二实施例的数据处理装置中第一获取模块结构示意图；

图5为本发明第二实施例的数据处理装置另一结构示意图；

图6-图8为本发明实施例的平均处理、光纤衰减监测和事件初步定位、以及精确定位的曲线结构示意图；

图9-图11为本发明实施例的平均处理、光纤衰减监测和事件初步定位、以及精确定位的另一曲线结构示意图；

图12为本发明第三实施例的数据处理设备结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

第一实施例

如图1所示，本发明第一实施例提供一种数据处理方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

S11、接收光时域反射仪OTDR测量的光纤后向瑞利散射功率数据。

在本实施例中，OTDR测量的光纤后向瑞利散射功率数据为随时间变化的离散数值。

S12、对所述光纤后向瑞利散射功率数据进行平均处理、低通滤波处理以及对数变换处理，得到第一OTDR曲线。

在本实施例中，对所述光纤后向瑞利散射功率数据进行平均处理的目的是消除OTDR测量过程中的随机噪声。平均次数可根据系统噪声水平和测量时间要求选择。当系统噪声较大、允许的测量时间较长时可进行较多次数的平均。反之可适当采用较少次数的平均。

在本实施例中，对平均处理后的数据进行低通滤波处理。低通滤波器的通带宽度可根据事件的空间分辨率T_c来确定。由于低通滤波处理的目的仅为光纤衰减和事件的初步监测，因此空间分辨率T_c可选择为将目标空间分辨率扩大两个数量级后的宽度。对应的，低通滤波器的通带宽度设置为响应空间分辨率为T_c的事件所需的带宽。

在本实施例中，对滤波后的数据进行对数变换处理，将光纤后向瑞利散射功率数据的单位转换为dBm，可得到其随光纤长度变化的曲线。

S13、从所述第一OTDR曲线中获取到事件i及其发生的位置范围a_i～b_i、以及可能事件n发生的位置范围a_n～b_n；其中，i,n为正整数。

在本实施例中，通过以下步骤获取到所述事件i及其发生的位置范围a_i～b_i：

获取所述第一OTDR曲线的斜率值；

若所述第一OTDR曲线的斜率值为正且超过预设阈值，则确定斜率值所在的点有反射事件发生，该反射事件发生的位置范围a_i～b_i为该点直至斜率恢复到正常范围内，该反射事件发生的位置范围a_i～b_i的中点为该反射事件的位置；

若所述第一OTDR曲线的斜率值为负且超过预设阈值，则确定斜率值所在的点有非反射事件发生，该非反射事件发生的位置范围a_i～b_i为该点直至斜率恢复到正常范围内，该非反射事件发生的位置范围a_i～b_i的中点为该非反射事件的位置。

在本实施例中，若未检测到光纤尾端事件，则将第一OTDR曲线末端噪声部分视为可能事件n发生的范围，记录其位置范围a_n～b_n。

S14、在所述事件i发生的位置范围a_i～b_i对事件i进行精确定位，并在所述可能事件n发生的位置范围a_n～b_n对可能事件n进行精确定位，获得精确定位到的事件及其发生的位置范围。

在本实施例中，所述在所述事件i发生的位置范围a_i～b_i对事件i进行精确定位包括步骤：

将事件i初始化为一个事件数组；其中，该事件数组的长度为b_i-a_i+1，且所有事件数组元素的值均为1；

将数据接收范围设置为a_i～b_i，在该数据接收范围内接收所述OTDR测量的光纤后向瑞利散射功率数据，并将每N次接收到的光纤后向瑞利散射功率数据进行平均处理后存储到预设数组L中；其中N为正整数；

将所述预设数组L与所述事件数组相乘并覆盖所述事件数组；

在覆盖后的事件数组中筛选所有大于阈值ε的事件数组元素；

若筛选出大于阈值ε的事件数组元素，则停止精确定位，并记录所有筛选出的事件数组元素的位置，将记录位置的中间位置作为事件位置，同时将记录位置的范围作为事件发生的位置范围；否则转到所述将数据接收范围设置为a_i～b_i，在该数据接收范围内接收所述OTDR测量的光纤后向瑞利散射功率数据，并将每N次接收到的光纤后向瑞利散射功率数据进行平均处理后存储到预设数组L中步骤并往下继续执行。

需要说明的是，这里的继续执行指的是：执行数据接收、平均处理、与事件数组相乘并覆盖事件数组以及事件数组元素的筛选的步骤。

在本实施例中，阈值ε可根据事件数组的均值和方差确定。具体地，若事件数组为光纤末端的事件可能发生范围所对应的数组，则根据数组中各点附近空间分辨率长度范围内的均值和方差确定。对于预期事件误判率p，ε设置为：(噪声均方根值/p)。

进一步地，若继续执行的时间超过设定的计算时间或者继续执行的次数超过设定的运算次数时，则停止事件精确定位。

还需要说明的是，对所述可能事件n发生的位置范围a_n～b_n进行精确定位，获得精确定位到的事件位置及其发生的位置范围与上述类似，在此不作赘述。

通过步骤S11-S14的实施，将光纤衰减和异常事件分开监测；在衰减监测时，通过通带宽度较窄的低通滤波处理，能够实现衰减监测的大动态范围；异常事件通过事件精确定位准确地定位出来；解决了现有技术中OTDR监测的动态范围和事件分辨率受限的问题，能使OTDR的衰减监测范围和事件监测范围同时增加，同时能够保证事件的空间分辨率不受恶化。

请参考图2所示，为了减少算法的时间和空间复杂度、有效节约成本，所述对所述光纤后向瑞利散射功率数据进行平均处理、低通滤波处理以及对数变换处理，得到第一OTDR曲线之前还包括步骤：

S121、对所述光纤后向瑞利散射功率数据进行平均处理和对数变换处理，得到第二OTDR曲线；

S122、从所述第二OTDR曲线中获取到事件j及其发生的位置范围a_j～b_j；其中，j为正整数。

在本实施例中，平均处理、对数变换处理以及从所述第二OTDR曲线中获取到事件j及其发生的位置范围a_j～b_j，与上述的平均处理、对数变换处理和从所述第一OTDR曲线中获取到事件i及其发生的位置范围a_i～b_i的实现步骤类似，在此不作赘述。

所述从所述第一OTDR曲线中获取到事件i及其发生的位置范围a_i～b_i、以及可能事件n发生的位置范围a_n～b_n之后还包括步骤：

S131、判断所述事件i是否存在于所述事件j中；

若所述事件i不存在于所述事件j中，则执行在所述事件i发生的位置范围a_i～b_i对事件i进行精确定位，并在所述可能事件n发生的位置范围a_n～b_n对可能事件n进行精确定位，获得精确定位到的事件及其发生的位置范围步骤；

S132、判断所述事件i是否全部存在于所述事件j中；若所述事件i全部存在于所述事件j中，则在所述可能事件n发生的位置范围a_n～b_n对可能事件n进行精确定位，获得精确定位到的事件位置及其发生的位置范围；

S133、若所述事件i不全部存在于所述事件j中，则对不存在于事件j中的事件i在其发生的位置范围a_i～b_i进行精确定位，并在所述可能事件n发生的位置范围a_n～b_n对可能事件n进行精确定位，获得精确定位到的事件位置及其发生的位置范围。

为了更好地理解步骤S131-S133，以下举例进行说明：

假设从所述第二OTDR曲线中获取到2个事件：事件1和事件2，从所述第一OTDR曲线中获取到3个事件：事件1、事件2和事件3。

由于从所述第一OTDR曲线中获取到的事件3，在从所述第二OTDR曲线中获取到的事件中不存在，因此需要在事件3发生的位置范围内对事件3进行精确定位。

在该实施方式中，在事件精确定位时的输入为确定有事件发生的局部测量数据，一方面，阈值的选择只取决于于事件发生邻近范围的噪声水平，更加准确；另一方面当数据长度较短时，出现噪声越过阈值的可能性较小，进一步减少了误判的可能性。再者，局部数据处理减小了算法的时间和空间复杂度，能够有效节约成本。而且经过多次相关增强后，事件因为其在多次测量结果中的相关性凸显出来，从而事件定位的抗噪能力得到增强。

请再参考图2所示，所述对所述光纤后向瑞利散射功率数据进行平均处理和对数变换处理，得到第二OTDR曲线；从所述第二OTDR曲线中获取到事件j及其发生的位置范围a_j～b_j之后还包括步骤：

S123、从所述第二OTDR曲线中获取到动态范围和光纤长度；

在本实施例中，对所述第二OTDR曲线中所检测到的最后一个反射事件进行判断，若该事件的反射峰相对斜率变化大于一般事件反射峰，且之后OTDR曲线表现为随机噪声，则将该点位置作为光纤长度。

S124、判断所述动态范围是否能够覆盖所述光纤长度；若所述动态范围不能够覆盖所述光纤长度，则继续执行所述对所述光纤后向瑞利散射功率数据进行平均处理、低通滤波处理以及对数变换处理，得到第一OTDR曲线步骤；

S125、若所述动态范围能够覆盖所述光纤长度，则结束数据处理方法。

通过步骤S123-S125，对不同的测试场景具有适应性，当测试光纤较短，只需做步骤S11、S121-S125即可实现光纤的完整测量；因此在不同的场景中，该方法均能使用最简单的步骤完成光纤的的监测。

本发明实施例的一种数据处理方法，将光纤衰减和异常事件分开监测；在衰减监测时，通过通带宽度较窄的低通滤波处理，能够实现衰减监测的大动态范围；异常事件通过事件精确定位准确地定位出来；解决了现有技术中OTDR监测的动态范围和事件分辨率受限的问题，能使OTDR的衰减监测范围和事件监测范围同时增加，同时能够保证事件的空间分辨率不受恶化。

第二实施例

如图3所示，本发明第二实施例提供一种数据处理装置，所述装置包括接收模块21、第一OTDR曲线处理模块22、第一获取模块23以及精确定位模块24；

所述接收模块21，用于接收光时域反射仪OTDR测量的光纤后向瑞利散射功率数据。

在本实施例中，OTDR测量的光纤后向瑞利散射功率数据为随时间变化的离散数值。

所述第一OTDR曲线处理模块22，用于对所述光纤后向瑞利散射功率数据进行平均处理、低通滤波处理以及对数变换处理，得到第一OTDR曲线。

在本实施例中，对所述光纤后向瑞利散射功率数据进行平均处理的目的是消除OTDR测量过程中的随机噪声。平均次数可根据系统噪声水平和测量时间要求选择。当系统噪声较大、允许的测量时间较长时可进行较多次数的平均。反之可适当采用较少次数的平均。

在本实施例中，对平均处理后的数据进行低通滤波处理。低通滤波器的通带宽度可根据事件的空间分辨率T_c来确定。由于低通滤波处理的目的仅为光纤衰减和事件的初步监测，因此空间分辨率T_c可选择为将目标空间分辨率扩大两个数量级后的宽度。对应的，低通滤波器的通带宽度设置为响应空间分辨率为T_c的事件所需的带宽。

在本实施例中，对滤波后的数据进行对数变换处理，将光纤后向瑞利散射功率数据的单位转换为dBm，可得到其随光纤长度变化的曲线。

所述第一获取模块23，用于从所述第一OTDR曲线中获取到事件i及其发生的位置范围a_i～b_i、以及可能事件n发生的位置范围a_n～b_n；其中，i,n为正整数。

请参考图4所示，在本实施例中，所述第一获取模块23包括斜率变化获取单元231和事件处理单元232；

所述斜率变化获取单元231，用于获取所述第一OTDR曲线的斜率值；

所述事件处理单元232，用于若所述第一OTDR曲线的斜率值为正且超过预设阈值，则确定斜率值所在的点有反射事件发生，该反射事件发生的位置范围a_i～b_i为该点直至斜率恢复到正常范围内，该反射事件发生的位置范围a_i～b_i的中点为该反射事件的位置；

若所述第一OTDR曲线的斜率值为负且超过预设阈值，则确定斜率值所在的点有非反射事件发生，该非反射事件发生的位置范围a_i～b_i为该点直至斜率恢复到正常范围内，该非反射事件发生的位置范围a_i～b_i的中点为该非反射事件的位置。

在本实施例中，若未检测到光纤尾端事件，则将第一OTDR曲线末端噪声部分视为可能事件n发生的范围，记录其位置范围a_n～b_n。

所述精确定位模块24，用于在所述事件i发生的位置范围a_i～b_i对事件i进行精确定位，并在所述可能事件n发生的位置范围a_n～b_n对可能事件n进行精确定位，获得精确定位到的事件及其发生的位置范围。

所述在所述事件i发生的位置范围a_i～b_i对事件i进行精确定位，具体地，所述精确定位模块24将事件i初始化为一个事件数组；其中，该事件数组的长度为b_i-a_i+1，且所有事件数组元素的值均为1；将数据接收范围设置为a_i～b_i，在该数据接收范围内接收所述OTDR测量的光纤后向瑞利散射功率数据，并将每N次接收到的光纤后向瑞利散射功率数据进行平均处理后存储到预设数组L中；其中N为正整数；将所述预设数组L与所述事件数组相乘并覆盖所述事件数组；在覆盖后的事件数组中筛选所有大于阈值ε的事件数组元素；若筛选出大于阈值ε的事件数组元素，则停止精确定位，并记录所有筛选出的事件数组元素的位置，将记录位置的中间位置作为事件位置，同时将记录位置的范围作为事件发生的位置范围；否则转到所述将数据接收范围设置为a_i～b_i，在该数据接收范围内接收所述OTDR测量的光纤后向瑞利散射功率数据，并将每N次接收到的光纤后向瑞利散射功率数据进行平均处理后存储到预设数组L中步骤并往下继续执行。

需要说明的是，这里的继续执行指的是：执行数据接收、平均处理、与事件数组相乘并覆盖事件数组以及事件数组元素的筛选的步骤。

在本实施例中，阈值ε可根据事件数组的均值和方差确定。具体地，若事件数组为光纤末端的事件可能发生范围所对应的数组，则根据数组中各点附近空间分辨率长度范围内的均值和方差确定。对于预期事件误判率p，ε设置为：(噪声均方根值/p)。

进一步地，若继续执行的时间超过设定的计算时间或者继续执行的次数超过设定的运算次数时，则停止事件精确定位。

还需要说明的是，对所述可能事件n发生的位置范围a_n～b_n进行事件精确定位，获得精确定位到的事件位置及其发生的位置范围与上述类似，在此不作赘述。

在本实施例中，将光纤衰减和异常事件分开监测；在衰减监测时，通过通带宽度较窄的低通滤波处理，能够实现衰减监测的大动态范围；异常事件通过事件精确定位准确地定位出来；解决了现有技术中OTDR监测的动态范围和事件分辨率受限的问题，能使OTDR的衰减监测范围和事件监测范围同时增加，同时能够保证事件的空间分辨率不受恶化。

请参考图5所示，为了减少算法的时间和空间复杂度、有效节约成本，所述装置还包括第二OTDR曲线处理模块221和事件范围处理模块231；

所述第二OTDR曲线处理模块221，用于对所述光纤后向瑞利散射功率数据进行平均处理和对数变换处理，得到第二OTDR曲线；从所述第二OTDR曲线中获取到事件j及其发生的位置范围a_j～b_j；其中，j为正整数。

在本实施例中，平均处理、对数变换处理以及从所述第二OTDR曲线中获取到事件j及其发生的位置范围a_j～b_j，与上述的平均处理、对数变换处理和从所述第一OTDR曲线中获取到事件i及其发生的位置范围a_i～b_i的实现步骤类似，在此不作赘述。

所述事件范围处理模块231，用于若在所述事件j中存在所述事件i，则事件i精确定位位置即为事件j发生范围；判断所述事件i是否存在于所述事件j中；若所述事件i不存在于所述事件j中，则执行在所述事件i发生的位置范围a_i～b_i对事件i进行精确定位，并在所述可能事件n发生的位置范围a_n～b_n对可能事件n进行精确定位，获得精确定位到的事件及其发生的位置范围步骤；若所述事件i存在于所述事件j中，则判断所述事件i是否全部存在于所述事件j中；若所述事件i全部存在于所述事件j中，则在所述可能事件n发生的位置范围a_n～b_n对可能事件n进行精确定位，获得精确定位到的事件位置及其发生的位置范围；若所述事件i不全部存在于所述事件j中，则对不存在于事件j中的事件i，在其发生的位置范围a_i～b_i进行精确定位，并在所述可能事件n发生的位置范围a_n～b_n对可能事件n进行精确定位，获得精确定位到的事件位置及其发生的位置范围。

在该实施方式中，在事件精确定位时的输入为确定有事件发生的局部测量数据，一方面，阈值的选择只取决于于事件发生邻近范围的噪声水平，更加准确；另一方面当数据长度较短时，出现噪声越过阈值的可能性较小，进一步减少了误判的可能性。再者，局部数据处理减小了算法的时间和空间复杂度，能够有效节约成本。而且经过多次相关增强后，事件因为其在多次测量结果中的相关性凸显出来，从而事件定位的抗噪能力得到增强。

请再参考图5所示，所述装置还包括第二获取模块222和动态范围处理模块223；

所述第二获取模块222，用于从所述第二OTDR曲线中获取到动态范围和光纤长度；

在本实施例中，对所述第二OTDR曲线中所检测到的最后一个反射事件进行判断，若该事件的反射峰相对斜率变化大于一般事件反射峰，且之后OTDR曲线表现为随机噪声，则将该点位置作为光纤长度。

所述动态范围处理模块223，用于若所述动态范围能够覆盖所述光纤长度，则结束数据处理；否则所述第一OTDR曲线处理模块对所述光纤后向瑞利散射功率数据进行平均处理、低通滤波处理以及对数变换处理，得到第一OTDR曲线。

通过第二获取模块222和动态范围处理模块223，对不同的测试场景具有适应性，当测试光纤较短，只需较少的模块即可实现光纤的完整测量；因此在不同的场景中，该装置均能使用最简单的步骤完成光纤的的监测。

为了更好地阐述本实施例，以下结合图6-图11对数据处理装置的两种不同数据处理过程进行说明：

图6-图8所示为第一种数据处理过程中的平均处理、光纤衰减监测和事件初步定位、以及精确定位的曲线结构示意图。

对OTDR测量数据进行10000次平均，并将平均后的数据进行对数变换，处理后得到的OTDR曲线如图6所示。从图6中的OTDR曲线可以确定，光纤衰减为0.2dB/km，50km和200km处各存在一个反射事件，事件的空间分辨率为20m，光纤长度200km，动态范围为20dB。

使用低通滤波器对平均后的数据进行滤波处理，设事件的空间分辨率为5km，对应事件带宽约为3.5kHz，低通滤波器通带宽度设置为10kHz，截止频率为20kHz，带外衰减设为15dB。将滤波后的数据进行对数处理，得到OTDR曲线如图7所示。从图7中的OTDR曲线可以确定，光纤衰减为0.2dB/km，在50km和200km处各存在一个反射事件，空间分辨率为5km；130km-200km处为事件可能发生范围，动态范围为30dB。

对于50km和200km处的反射事件已在前述步骤中被准确定位。对于事件可能发生范围130km-200km，初始化事件数组，数组长度为7001，数组中每一个元素数值都初始化为1。

继续接收测量数据，接收范围为130km-200km，接收10000次后计算得到该范围内的测量数据的平均值，平均结果存储到事件数组L中。

设置预期事件误判率为1％，对应筛选阈值为

δ²为事件附近数据的统计方差，在该场景下，δ²为随数组位置变化的值；设置相关增强次数上限为20次。

将事件数组与数组L相乘实现相关增强，并覆盖事件数组，在事件数组中查找大于阈值的值，若存在则进行定位输出；若不存在则继续接收测量数据并重复平均、与事件数组相乘、阈值筛选过程。

对事件可能发生范围130km-200km内进行精确定位处理后，在光纤160km处定位到一个反射事件，分辨率为20m，如图8所示。

输出最终测量结果，光纤衰减系数为0.2dB/km，光纤中20km、160km处各存在一个反射事件，分辨率为20m。光纤长度为200km，动态范围为30dB。

图9-图11所示为第二种数据处理过程中的平均处理、光纤衰减监测和事件初步定位、以及精确定位的曲线结构示意图。

对测量数据进行10000次平均，并将平均后的数据进行对数变换，处理后得到的OTDR曲线如图9所示，从图9中的OTDR曲线可以确定，光纤衰减为0.2dB/km，20km和120km处各存在一个反射事件，分辨率为20m，光纤长度120km，动态范围为5dB。

使用低通滤波器对平均后的数据进行滤波处理，设事件的空间分辨率为5km，对应事件带宽为3.5kHz，设低通滤波器通带宽度为10kHz，截止频率为20kHz，带外衰减设为15dB。

与第一种数据处理过程不同的是，第一种数据处理过程的探测信号为宽度1us的脉冲信号，而第二种数据处理过程的探测信号为直流光，光纤的后向瑞利散射功率为直流探测信号在光纤各点的后向瑞利散射的叠加。因此要将对滤波后的数据进行固定间隔的做差处理，做差间隔取20m。

将数据进行对数处理，处理结果如图10所示，图10的曲线显示其动态范围为20dB，曲线中存在三个反射事件，分别位于20km、100km、120km处，空间分辨率为5km；60km处存在一个非反射事件，分辨率为20km。20km和120km处的事件均已在之前步骤中完成准确定位，因此只需对98.5-102.5km处的反射事件进行精确定位处理。

继续接收测量数据，接收范围为98.5-102.5km，每测量10000次进行一次平均，平均结果存储到事件数组L中。

初始化事件数组长度为501，设置事件筛选阈值为

δ²为事件数组的统计方差；设定相关增强次数上限值为20。

将初始事件数组与数组L相乘实现相关增强。并在每次相关增强算法后检测是否有超过设定阈值的数据点。经过十次相关增强后，定位到事件精确位置为100km，分辨率为20m，如图11所示。

输出最终测量结果，光纤衰减系数为0.2dB/km，光纤长度为120km，动态范围为20dB；光纤中20km、100km处各存在一个反射事件，60km处存在一个非反射事件，分辨率为20m。

本发明实施例的一种数据处理装置，将光纤衰减和异常事件分开监测；在衰减监测时，通过通带宽度较窄的低通滤波处理，能够实现衰减监测的大动态范围；异常事件通过事件精确定位准确地定位出来；解决了现有技术中OTDR监测的动态范围和事件分辨率受限的问题，能使OTDR的衰减监测范围和事件监测范围同时增加，同时能够保证事件的空间分辨率不受恶化。

第三实施例

如图12所示，本发明第三实施例提供一种数据处理设备，所数据处理设备包括：存储器31、处理器32及存储在所述存储器31上并可在所述处理器32上运行的数据处理程序，所述数据处理程序被所述处理器32执行时，用于实现以下所述的数据处理方法的步骤：

接收光时域反射仪OTDR测量的光纤后向瑞利散射功率数据；

对所述光纤后向瑞利散射功率数据进行平均处理、低通滤波处理以及对数变换处理，得到第一OTDR曲线；

从所述第一OTDR曲线中获取到事件i及其发生的位置范围a_i～b_i、以及可能事件n发生的位置范围a_n～b_n；其中，i,n为正整数；

在所述事件i发生的位置范围a_i～b_i对事件i进行精确定位，并在所述可能事件n发生的位置范围a_n～b_n对可能事件n进行精确定位，获得精确定位到的事件及其发生的位置范围。

所述数据处理程序被所述处理器32执行时，还用于实现以下所述的数据处理方法的步骤：

获取所述第一OTDR曲线的斜率值；

若所述第一OTDR曲线的斜率值为正且超过预设阈值，则确定斜率值所在的点有反射事件发生，该反射事件发生的位置范围(a_iˉb_i)为该点直至斜率恢复到正常范围内，该反射事件发生的位置范围(a_iˉb_i)的中点为该反射事件的位置；

若所述第一OTDR曲线的斜率值为负且超过预设阈值，则确定斜率值所在的点有非反射事件发生，该非反射事件发生的位置范围(a_iˉb_i)为该点直至斜率恢复到正常范围内，该非反射事件发生的位置范围(a_iˉb_i)的中点为该非反射事件的位置。

所述数据处理程序被所述处理器32执行时，还用于实现以下所述的数据处理方法的步骤：

将事件i初始化为一个事件数组；其中，该事件数组的长度为b_i-a_i+1，且所有事件数组元素的值均为1；

将数据接收范围设置为a_i～b_i，在该数据接收范围内接收所述OTDR测量的光纤后向瑞利散射功率数据，并将每N次接收到的光纤后向瑞利散射功率数据进行平均处理后存储到预设数组L中；其中N为正整数；

将所述预设数组L与所述事件数组相乘并覆盖所述事件数组；

在覆盖后的事件数组中筛选所有大于阈值ε的事件数组元素；

若筛选出大于阈值ε的事件数组元素，则停止精确定位，并记录所有筛选出的事件数组元素的位置，将记录位置的中间位置作为事件位置，同时将记录位置的范围作为事件发生的位置范围；否则转到所述将数据接收范围设置为a_i～b_i，在该数据接收范围内接收所述OTDR测量的光纤后向瑞利散射功率数据，并将每N次接收到的光纤后向瑞利散射功率数据进行平均处理后存储到预设数组L中步骤并往下继续执行。

所述数据处理程序被所述处理器32执行时，还用于实现以下所述的数据处理方法的步骤：

若继续执行的时间超过设定的计算时间或者继续执行的次数超过设定的运算次数时，则停止事件精确定位。

所述数据处理程序被所述处理器32执行时，还用于实现以下所述的数据处理方法的步骤：

所述对所述光纤后向瑞利散射功率数据进行平均处理、低通滤波处理以及对数变换处理，得到第一OTDR曲线之前还包括步骤：

对所述光纤后向瑞利散射功率数据进行平均处理和对数变换处理，得到第二OTDR曲线；从所述第二OTDR曲线中获取到事件j及其发生的位置范围a_j～b_j；其中，j为正整数；

所述从所述第一OTDR曲线中获取到事件i及其发生的位置范围a_i～b_i、以及可能事件n发生的位置范围a_n～b_n之后还包括步骤：

判断所述事件i是否存在于所述事件j中；

若所述事件i不存在于所述事件j中，则执行在所述事件i发生的位置范围a_i～b_i对事件i进行精确定位，并在所述可能事件n发生的位置范围a_n～b_n对可能事件n进行精确定位，获得精确定位到的事件及其发生的位置范围步骤；

若所述事件i存在于所述事件j中，则判断所述事件i是否全部存在于所述事件j中；

若所述事件i全部存在于所述事件j中，则在所述可能事件n发生的位置范围a_n～b_n对可能事件n进行精确定位，获得精确定位到的事件位置及其发生的位置范围；

若所述事件i不全部存在于所述事件j中，则对不存在于事件j中的事件i，在其发生的位置范围a_i～b_i进行精确定位，并在所述可能事件n发生的位置范围a_n～b_n对可能事件n进行精确定位，获得精确定位到的事件位置及其发生的位置范围。

所述数据处理程序被所述处理器32执行时，还用于实现以下所述的数据处理方法的步骤：

从所述第二OTDR曲线中获取到动态范围和光纤长度；

若所述动态范围能够覆盖所述光纤长度，则结束数据处理方法；否则继续执行所述对所述光纤后向瑞利散射功率数据进行平均处理、低通滤波处理以及对数变换处理，得到第一OTDR曲线步骤。

本发明实施例的一种数据处理设备，将光纤衰减和异常事件分开监测；在衰减监测时，通过通带宽度较窄的低通滤波处理，能够实现衰减监测的大动态范围；异常事件通过事件精确定位准确地定位出来；解决了现有技术中OTDR监测的动态范围和事件分辨率受限的问题，能使OTDR的衰减监测范围和事件监测范围同时增加，同时能够保证事件的空间分辨率不受恶化。

第四实施例

本发明第四实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有数据处理程序，所述数据处理程序被处理器执行时实现第一实施例所述的数据处理方法的步骤。

本发明实施例的计算机可读存储介质，将光纤衰减和异常事件分开监测；在衰减监测时，通过通带宽度较窄的低通滤波处理，能够实现衰减监测的大动态范围；异常事件通过事件精确定位准确地定位出来；解决了现有技术中OTDR监测的动态范围和事件分辨率受限的问题，能使OTDR的衰减监测范围和事件监测范围同时增加，同时能够保证事件的空间分辨率不受恶化。

需要说明的是，上述装置实施例与方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，且方法实施例中的技术特征在装置实施例中均对应适用，这里不再赘述。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件来实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上参照附图说明了本发明的优选实施例，并非因此局限本发明的权利范围。本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质，可以有多种变型方案实现本发明，比如作为一个实施例的特征可用于另一实施例而得到又一实施例。凡在运用本发明的技术构思之内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本发明的权利范围之内。

Claims (11)

1.一种数据处理方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

接收光时域反射仪OTDR测量的光纤后向瑞利散射功率数据；

对所述OTDR测量的光纤后向瑞利散射功率数据进行平均处理和对数变换处理，得到第二OTDR曲线，并从所述第二OTDR曲线中获取到事件j及其发生的位置范围a_j～b_j；其中，j为正整数；

对所述OTDR测量的光纤后向瑞利散射功率数据进行平均处理、低通滤波处理以及对数变换处理，得到第一OTDR曲线，并从所述第一OTDR曲线中获取到事件i及其发生的位置范围a_i～b_i、以及可能事件n发生的位置范围a_n～b_n；其中，i,n为正整数；

判断所述事件i是否存在于所述事件j中；

若所述事件i不存在于所述事件j中，则在所述事件i发生的位置范围a_i～b_i对事件i进行精确定位，并在所述可能事件n发生的位置范围a_n～b_n对可能事件n进行精确定位，获得精确定位到的事件位置及其发生的位置范围；

若所述事件i存在于所述事件j中，则判断所述事件i是否全部存在于所述事件j中；若所述事件i全部存在于所述事件j中，则在所述可能事件n发生的位置范围a_n～b_n对可能事件n进行精确定位，获得精确定位到的事件位置及其发生的位置范围；若所述事件i不全部存在于所述事件j中，则对不存在于事件j中的事件i，在其发生的位置范围a_i～b_i进行精确定位，并在所述可能事件n发生的位置范围a_n～b_n对可能事件n进行精确定位，获得精确定位到的事件位置及其发生的位置范围；

其中，在所述事件i发生的位置范围a_i～b_i对所述事件i进行精确定位包括：将事件i初始化为一个事件数组；其中，该事件数组的长度为b_i-a_i+1，且所有事件数组元素的值均为1；在数据接收范围a_i～b_i内接收所述OTDR测量的光纤后向瑞利散射功率数据，并将每N次接收到的光纤后向瑞利散射功率数据进行平均处理后存储到预设数组L中；其中N为正整数；将所述预设数组L与所述事件数组相乘，并覆盖所述事件数组；若在覆盖后的事件数组中筛选出大于阈值ε的事件数组元素，则停止精确定位，并记录所有筛选出的事件数组元素的位置，将记录位置的中间位置作为事件位置，同时将记录位置的范围作为事件发生的位置范围。

2.根据权利要求1所述的一种数据处理方法，其特征在于，通过以下步骤获取到所述事件i及其发生的位置范围a_i～b_i：

获取所述第一OTDR曲线的斜率值；

若所述第一OTDR曲线的斜率值为正且超过预设阈值，则确定斜率值所在的点有反射事件发生，该反射事件发生的位置范围(a_i～b_i)为该点直至斜率恢复到正常范围内，该反射事件发生的位置范围(a_i～b_i)的中点为该反射事件的位置；

若所述第一OTDR曲线的斜率值为负且超过预设阈值，则确定斜率值所在的点有非反射事件发生，该非反射事件发生的位置范围(a_i～b_i)为该点直至斜率恢复到正常范围内，该非反射事件发生的位置范围(a_i～b_i)的中点为该非反射事件的位置。

3.根据权利要求1所述的一种数据处理方法，其特征在于，所述在所述事件i发生的位置范围a_i～b_i对所述事件i进行精确定位还包括步骤：

若在覆盖后的事件数组中未筛选出大于阈值ε的事件数组元素，则转到在所述数据接收范围a_i～b_i内接收所述OTDR测量的光纤后向瑞利散射功率数据，并将每N次接收到的光纤后向瑞利散射功率数据进行平均处理后存储到预设数组L中步骤并往下继续执行。

4.根据权利要求3所述的一种数据处理方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：

若继续执行的时间超过设定的计算时间或者继续执行的次数超过设定的运算次数时，则停止事件精确定位。

5.根据权利要求1所述的一种数据处理方法，其特征在于，所述对所述光纤后向瑞利散射功率数据进行平均处理和对数变换处理，得到第二OTDR曲线；从所述第二OTDR曲线中获取到事件j及其发生的位置范围a_j～b_j之后还包括步骤：

从所述第二OTDR曲线中获取到动态范围和光纤长度；

若所述动态范围能够覆盖所述光纤长度，则结束数据处理方法；否则继续执行所述对所述光纤后向瑞利散射功率数据进行平均处理、低通滤波处理以及对数变换处理，得到第一OTDR曲线步骤。

6.一种数据处理装置，其特征在于，所述装置包括接收模块、第二OTDR曲线处理模块、第一OTDR曲线处理模块、第一获取模块、事件范围处理模块以及精确定位模块；

所述接收模块，用于接收光时域反射仪OTDR测量的光纤后向瑞利散射功率数据；

所述第二OTDR曲线处理模块，用于对所述OTDR测量的光纤后向瑞利散射功率数据进行平均处理和对数变换处理，得到第二OTDR曲线，并从所述第二OTDR曲线中获取到事件j及其发生的位置范围a_j～b_j；其中，j为正整数；

所述第一OTDR曲线处理模块，用于对所述OTDR测量的光纤后向瑞利散射功率数据进行平均处理、低通滤波处理以及对数变换处理，得到第一OTDR曲线；

所述第一获取模块，用于从所述第一OTDR曲线中获取到事件i及其发生的位置范围a_i～b_i、以及可能事件n发生的位置范围a_n～b_n；其中，i,n为正整数；

所述事件范围处理模块，用于判断所述事件i是否存在于所述事件j中；若所述事件i不存在于所述事件j中，则执行在所述事件i发生的位置范围a_i～b_i对事件i进行精确定位，并执行在所述可能事件n发生的位置范围a_n～b_n对可能事件n进行精确定位，获得精确定位到的事件及其发生的位置范围步骤；若所述事件i存在于所述事件j中，则判断所述事件i是否全部存在于所述事件j中；若所述事件i全部存在于所述事件j中，则执行在所述可能事件n发生的位置范围a_n～b_n对可能事件n进行精确定位，获得精确定位到的事件位置及其发生的位置范围；若所述事件i不全部存在于所述事件j中，则执行对不存在于事件j中的事件i，在其发生的位置范围a_i～b_i进行精确定位，并执行在所述可能事件n发生的位置范围a_n～b_n对可能事件n进行精确定位，获得精确定位到的事件位置及其发生的位置范围；

所述精确定位模块，用于在所述事件i发生的位置范围a_i～b_i对事件i进行精确定位，并在所述可能事件n发生的位置范围a_n～b_n对可能事件n进行精确定位，获得精确定位到的事件位置及其发生的位置范围；其中，所述精确定位模块，具体用于将事件i初始化为一个事件数组；其中，该事件数组的长度为b_i-a_i+1，且所有事件数组元素的值均为1；在数据接收范围a_i～b_i内接收所述OTDR测量的光纤后向瑞利散射功率数据，并将每N次接收到的光纤后向瑞利散射功率数据进行平均处理后存储到预设数组L中；其中N为正整数；将所述预设数组L与所述事件数组相乘，并覆盖所述事件数组；若在覆盖后的事件数组中筛选出大于阈值ε的事件数组元素，则停止精确定位，并记录所有筛选出的事件数组元素的位置，将记录位置的中间位置作为事件位置，同时将记录位置的范围作为事件发生的位置范围。

7.根据权利要求6所述的一种数据处理装置，其特征在于，所述第一获取模块包括斜率变化获取单元和事件处理单元；

所述斜率变化获取单元，用于获取所述第一OTDR曲线的斜率值；

所述事件处理单元，用于若所述第一OTDR曲线的斜率值为正且超过预设阈值，则确定斜率值所在的点有反射事件发生，该反射事件发生的位置范围(a_i～b_i)为该点直至斜率恢复到正常范围内，该反射事件发生的位置范围(a_i～b_i)的中点为该反射事件的位置；

若所述第一OTDR曲线的斜率值为负且超过预设阈值，则确定斜率值所在的点有非反射事件发生，该非反射事件发生的位置范围(a_i～b_i)为该点直至斜率恢复到正常范围内，该非反射事件发生的位置范围(a_i～b_i)的中点为该非反射事件的位置。

8.根据权利要求6所述的一种数据处理装置，其特征在于，所述精确定位模块，具体还用于若在覆盖后的事件数组中未筛选出大于阈值ε的事件数组元素，则转到在所述数据接收范围a_i～b_i内接收所述OTDR测量的光纤后向瑞利散射功率数据，并将每N次接收到的光纤后向瑞利散射功率数据进行平均处理后存储到预设数组L中步骤并往下继续执行；以及若继续执行的时间超过设定的计算时间或者继续执行的次数超过设定的运算次数时，则停止事件精确定位。

9.根据权利要求8所述的一种数据处理装置，其特征在于，所述装置还包括第二获取模块和动态范围处理模块；

所述第二获取模块，用于从所述第二OTDR曲线中获取到动态范围和光纤长度；

所述动态范围处理模块，用于若所述动态范围能够覆盖所述光纤长度，则结束数据处理；否则所述第一OTDR曲线处理模块对所述光纤后向瑞利散射功率数据进行平均处理、低通滤波处理以及对数变换处理，得到第一OTDR曲线。

10.一种数据处理设备，其特征在于，所述数据处理设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的数据处理程序，所述数据处理程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的数据处理方法的步骤。

11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有数据处理程序，所述数据处理程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的数据处理方法的步骤。

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