CN110071741A - 一种利用直放站的漏缆检测装置及其检测方法 - Google Patents

一种利用直放站的漏缆检测装置及其检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种利用直放站的漏缆检测装置，包括一电源、一数字板、两环形器、两合路双工器以及两接头组；两所述环形器均与所述数字板相连接，每所述合路双工器均与一所述环形器相连接，每所述接头组均与一所述合路双工器相连接；所述数字板、环形器以及合路双工器均通过所述电源供电。本发明还提供一种利用直放站的漏缆检测方法。本发明优点：具有两个测试通道，可实现同时检测两条漏缆；无需增加过多传输通道的硬件，可降低硬件成本；同时可实现精确的找出故障位置。

Description

一种利用直放站的漏缆检测装置及其检测方法
技术领域
本发明涉及漏缆检测领域，特别涉及一种利用直放站的漏缆检测装置及其检测方法。
背景技术
漏缆(Leaky Coaxial Cable)是漏泄同轴电缆的简称，通常又简称为泄漏电缆或漏泄电缆，其结构与普通的同轴电缆基本一致，由内导体、绝缘介质和开有周期性槽孔的外导体三部分组成。目前，漏缆的频段覆盖在 450MHz-2GHz以上，适应现有的各种无线通信体制，应用场合包括无线传播受限的地铁、铁路隧道和公路隧道等。
由于漏缆应用的环境都比较恶劣，随着漏缆使用时间的增加，漏缆都会逐渐产生变形、老化、接头松动等情况，并导致漏缆中信号通信不畅，无法满足实际的无线通信要求。因此，对漏缆进行检测是必不可少的一项工作。
现有技术中主要有以下两种漏缆检测方法：一种是在直放站上新加漏缆检测模块，利用直放站的传输通道来进行漏缆检测，这种方法虽增加的硬件设施少，但位置布置受限于直放站；另一种是另设漏缆检测装置，这种方法比较不受直放站地点的限制，但是增加的硬件设施比较多，成本较大。
发明内容
本发明要解决的技术问题，在于提供一种利用直放站的漏缆检测装置及其检测方法，可实现两条漏缆的同时检测，降低硬件成本，同时可实现精确的找出故障位置。
本发明是这样实现的：一种利用直放站的漏缆检测装置，所述漏缆检测装置包括一电源、一数字板、两环形器、两合路双工器以及两接头组；两所述环形器均与所述数字板相连接，每所述合路双工器均与一所述环形器相连接，每所述接头组均与一所述合路双工器相连接；所述数字板、环形器以及合路双工器均通过所述电源供电。
进一步地，所述漏缆检测装置还包括一用于与直放站通信连接的网口，所述网口与所述数字板相连接。
进一步地，每所述接头组均包括一连接直放站的第一接头以及一连接漏缆的第二接头。
进一步地，每所述合路双工器均包括一分路器以及一合路器；通过所述合路器从所述环形器接收测试信号以及从所述第一接头接收直放站信号，并将测试信号与直放站信号合路后通过所述第二接头发送给漏缆；通过所述分路器从所述第二接头接收漏缆信号，并将漏缆信号分离为反射信号和直放站信号，且将反射信号经过所述环形器传输给所述数字板，将直放站信号通过所述第一接头发送到直放站。
进一步地，所述数字板包括一运算器、一第一存储器、一第二存储器、一第三存储器、一滤波器、一加法器以及一延迟模块；所述第一存储器分别与所述运算器和环形器通信连接；所述运算器分别与所述滤波器和第三存储器通信连接，所述滤波器与所述第三存储器通信连接；所述环形器与所述加法器通信连接，所述加法器与所述第二存储器通信连接，所述第二存储器分别与所述运算器和延迟模块通信连接，所述延迟模块与所述加法器通信连接。
本发明是这样实现的：一种利用直放站的漏缆检测方法，所述方法需使用所述的漏缆检测装置；所述方法包括如下步骤：
步骤S1、从第一存储器中随机选择一组正交码分别作为原始码和测试码，并将原始码发送给运算器；
步骤S2、设定每次检测所需的发射次数，在每次发射时，均将测试码作为测试信号发射给漏缆，并且在发射完设定的发射次数后才停止发射；
步骤S3、在每次发射测试信号的同时，开启接收通道接收反射信号，并将接收到的反射信号依次累计叠加在一起得到叠加信号，且在叠加完本次检测所接收的所有反射信号后，将最终的叠加信号存储到第二存储器；
步骤S4、将第二存储器存储的最终的叠加信号发送到运算器，由运算器对叠加信号和原始码进行相关运算，得到计算结果；
步骤S5、运算器将计算结果存入到第三存储器中，同时将计算结果发送给滤波器；
步骤S6、滤波器对计算结果进行峰均比滤波，并根据滤波结果找出最大值，且根据最大值从第三存储器存储的计算结果中找到对应的数据；
步骤S7、根据峰值时刻粗略确定故障点范围，通过峰值相位精确的找到故障点。
进一步地，所述步骤S1之后还包括：
步骤S11、设定功率步进，按照设定的功率步进从小到大发射不同功率的信号，同时接收反射信号并计算信号强度，直到接收的反射信号的信号强度达到预期值后才停止发射信号，并将发射的最后一次信号的功率作为信号发射功率，后续的测试信号均以该信号发射功率进行发射。
进一步地，所述步骤S2具体包括：
步骤S21、设定每次检测所需的发射次数为2N次，其中，N为整数；
步骤S22、将测试码作为测试信号发射给漏缆，且在具体进行发射时，每发射1bit测试码后均持续发射127个空码，直到发射完一组完整的测试码后才停止本次发射；
步骤S23、判断是否已发射完2N次，且如果是，则结束发射；如果否，则进入步骤S22。
进一步地，所述步骤S3具体包括：
步骤S31、在发射测试信号的同时，开启接收通道接收反射信号；
步骤S32、在接收到第m个反射信号时，通过加法器将当前接收到的反射信号与前m-1个反射信号的叠加信号进行叠加得到新的叠加信号，并将新的叠加信号替换旧的叠加信号存储到第二存储器中，其中，m为正整数；
步骤S32、判断是否接收完2N次发射的所有反射信号，且如果是，则进入步骤S4；如果否，则将第二存储器中存储的叠加信号发送到延时模块进行延时，以等待接收下一个反射信号，并进入步骤S32。
进一步地，在所述步骤S1中，所述第一存储器中存储有32组64bit的正交码，且在所述漏缆检测装置将两个测试通道均投入测试时，为两个测试通道选择不同的正交码。
本发明具有如下优点：
1、具有两个测试通道，可实现同时检测两条漏缆；同时，可方便通过增加检测通道的方式来增加检测漏缆的条数，具有良好的可扩展性；
2、可利用直放站的以太网来传输漏缆故障信息，而无需增加过多传输通道的硬件，可降低硬件成本，同时又能保证信息传输通道相对独立；
3、利用正交码特性来确定漏缆故障位置，方法简单且效果明显，并且通过峰均比滤波和相位精确等步骤，可精确的找出故障位置。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1为本发明一种利用直放站的漏缆检测装置的电路原理框图。
图2为本发明漏缆检测装置在检测时的连接示意图。
图3为本发明中合路双工器的内部结构示意图。
图4为本发明中数字板的原理框图。
图5为本发明一种利用直放站的漏缆检测方法的执行流程图。
附图标记说明：
100-漏缆检测装置，200-直放站，300-漏缆，1-电源，2-数字板，21-运算器，22-第一存储器，23-第二存储器，24-第三存储器，25-滤波器，26-加法器，27-延迟模块；3-环形器，4-合路双工器，41-分路器，42-合路器，5- 接头组，51-第一接头，52-第二接头，6-网口。
具体实施方式
请重点参照图1至图4所示，本发明一种利用直放站的漏缆检测装置100的较佳实施例，所述漏缆检测装置100包括一电源1、一数字板2、两环形器3、两合路双工器4以及两接头组5；两所述环形器3均与所述数字板2相连接，每所述合路双工器4均与一所述环形器3相连接，每所述接头组5均与一所述合路双工器4相连接；所述数字板2、环形器3以及合路双工器4均通过所述电源1供电。
其中，所述数字板2用于处理信息，从而得出漏缆故障位置等相关信息；所述环形器3用于隔离数字板2发送和接收的信号；所述合路双工器4用于合并待发送信号以及分离接收信号；所述接头组5用于与外部进行信号通信。
所述漏缆检测装置100还包括一用于与直放站200通信连接的网口6，所述网口6与所述数字板2相连接。在具体使用时，可以将数字板2计算得出的漏缆故障位置、信号强度及驻波比等信息，打包作为漏缆故障信息，并通过该网口6发送到直放站200，以利用直放站200的以太网进行通信，从而实现将故障位置等相关信息通过以太网发送到服务器(未图示)。需要说明的是，在具体使用时，还可以将所述网口6直接接入到以太网(即不经过直放站200，而是将故障位置等相关信息通过以太网直接发送到服务器)，以实现自组网监控。
每所述接头组5均包括一连接直放站200的第一接头51以及一连接漏缆300的第二接头52。在具体使用时，可以通过所述第一接头51来传送直放站信号，可以通过第二接头52来传送漏缆信号。
每所述合路双工器4均包括一分路器41以及一合路器42；通过所述合路器42从所述环形器3接收测试信号以及从所述第一接头51接收直放站信号，并将测试信号与直放站信号合路后通过所述第二接头52发送给漏缆 300；通过所述分路器41从所述第二接头52接收漏缆信号，并将漏缆信号分离为反射信号和直放站信号，且将反射信号经过所述环形器3传输给所述数字板2，将直放站信号通过所述第一接头51发送到直放站200。
所述数字板2包括一运算器21、一第一存储器22、一第二存储器23、一第三存储器24、一滤波器25、一加法器26以及一延迟模块27；所述第一存储器22分别与所述运算器21和环形器3通信连接；所述运算器21分别与所述滤波器25和第三存储器24通信连接，所述滤波器25与所述第三存储器24通信连接；所述环形器3与所述加法器26通信连接，所述加法器26与所述第二存储器23通信连接，所述第二存储器23分别与所述运算器21和延迟模块27通信连接，所述延迟模块27与所述加法器26通信连接。在具体实施时，所述数字板采用的是可编程门阵列芯片，例如，可以使用型号为XC7A75T-2FGG484I的芯片来实现；当然，以上所描述的具体芯片型号仅是用于说明性用的，但本发明并不仅限于此，在具体实施时，还可以根据实际需求选择其它类型的芯片，例如FPGA芯片、DSP或者ARM芯片等。
其中，所述运算器21用于实现信息的处理，即执行各种算术和逻辑运算操作的部件，在具体实施时，只需从现有的运算器中进行选择，只要能够达到信息处理的目的即可，并不限于具体是何种型号或者结构；所述第一存储器22用于存储发射测试信号所需的正交码，所述第二存储器23用于存储经过所述加法器26叠加的叠加信号，所述第三存储器24用于存储所述运算器21的运算结果，在具体实施时，所述第一存储器22、第二存储器23以及第三存储器24都只需从现有的存储器中进行选择，只要能够达到存储的目的即可，并不限于具体是何种型号或者结构；所述滤波器25主要用于对所述运算器21的运算结果进行滤波处理，以精确找到故障的位置，在具体实施时，所述滤波器25只需从现有的滤波器中进行选择，只要能够实现滤波处理即可，并不限于具体是何种型号或者结构；所述加法器26主要用于对接收的反射信号进行叠加处理，在具体实施时，所述加法器26只需从现有的加法器中进行选择，只要能够实现信号的叠加功能即可，并不限于具体是何种型号或者结构；所述延迟模块27主要用于实现延时功能，在具体实施时，所述延迟模块27只需从现有的延迟模块中选择，只要能够实现延迟功能即可，并不限于具体是何种型号或者结构。
本发明的漏缆检测装置100的工作原理如下(以下是其中一个测试通道来测试来进行说明)：
发射测试信号的过程：由数字板2将存储于所述第一存储器22中的一组正交码分别作为原始码和测试码，并将原始码发送给运算器21，将测试码作为测试信号发送给环形器3，经环形器3将测试信号发送给双工合路器 4中的合路器42；同时，由合路器42将测试信号和从第一接头51接收的直放站信号进行合路形成漏缆信号，并将漏缆信号发送到接入第二接头52的漏缆300。
接收反射信号的过程：通过双工合路器4中的分路器41从第二接头52 接收漏缆信号，分路器41将接收的漏缆信号分离为反射信号和直放站信号，并将反射信号经过环形器3传输给数字板2的加法器26进行反射信号叠加，将直放站信号通过第一接头51发送到直放站200；加法器26将叠加信号存入第二存储器23，同时，如果反射信号还没有叠加完成，则将第二存储器 23中的叠加信号发送到延迟模块27中延时，并对反射信号继续进行叠加；当所有反射信号都叠加完成后，将最终的叠加信号发送给运算器21进行处理，并将处理结果分别发送给滤波器25和第三存储器24，滤波器25对处理结果进行峰均比滤波，滤波结束后，就可以根据滤波结果找出最大值，并通过最大值找到对应的数据，从而确定出故障点。
请参照图1至图5所示，本发明一种利用直放站的漏缆检测方法的较佳实施例，所述方法需使用所述的漏缆检测装置；所述方法包括如下步骤：
步骤S1、在进行漏缆检测时，从第一存储器中随机选择一组正交码分别作为原始码和测试码，并将原始码发送给运算器，以方便运算器可以进行相关的运算；
步骤S2、设定每次检测所需的发射次数，在每次发射时，均将测试码作为测试信号发射给漏缆，并且在发射完设定的发射次数后才停止发射；
步骤S3、在每次发射测试信号的同时，开启接收通道接收反射信号，并将接收到的反射信号依次累计叠加在一起得到叠加信号，且在叠加完本次检测所接收的所有反射信号后，将最终的叠加信号存储到第二存储器；
步骤S4、将第二存储器存储的最终的叠加信号发送到运算器，由运算器对叠加信号和原始码进行相关运算，得到计算结果；由于正交码的特性，在经过运算器运算之后的计算结果中，在故障处反射信号会有一个峰值，通过利用这个峰值我们就可以确定出故障点；
步骤S5、运算器将计算结果存入到第三存储器中，同时将计算结果发送给滤波器，以通过滤波器进行滤波处理；
步骤S6、滤波器对计算结果进行峰均比滤波，并根据滤波结果找出最大值，且根据最大值从第三存储器存储的计算结果中找到对应的数据；
其中，峰均比，又称峰值因数()，(peak-to-average ratio)，(简称PAPR， peak-to-average power ratio)；峰均比是一种对波形的测量参数，等于波形的振幅除以有效值(RMS)所得到的一个比值；本发明中对计算结果进行峰均比滤波，是为了能够精确找出峰值的位置；
步骤S7、根据峰值时刻粗略确定故障点范围，由于接收信号的时候会有一定的时间间隔，因此收到的峰值信号不一定就是故障处反射的信号，只是一个粗略的范围；通过峰值相位精确的找到故障点，也就是说，我们可以通过峰值相位找到精确的故障处。
其中，
所述步骤S1之后还包括：
步骤S11、设定功率步进，按照设定的功率步进从小到大发射不同功率的信号，同时接收反射信号并计算信号强度，直到接收的反射信号的信号强度达到预期值后才停止发射信号，并将发射的最后一次信号的功率作为信号发射功率，后续的测试信号均以该信号发射功率进行发射。执行该步骤S11 是为了选择一个适合的信号发射功率，以防止发出测试信号之后接收的反射信号强度过小或过大，并影响后续的检测结果。
所述步骤S2具体包括：
步骤S21、设定每次检测所需的发射次数为2N次(也就是完成一次检测需要发射2N次)，其中，N为整数，在正常情况下，N默认为8，当然，本发明并不仅限于此，在实际使用时可以根据需要进行修改；
步骤S22、将测试码作为测试信号发射给漏缆，且在具体进行发射时，每发射1bit测试码后均持续发射127个空码，直到发射完一组完整的测试码后才停止本次发射；例如，在步骤S1中选择的正交码为序列 a[a0 a1...... a63]，则每次检测相当于发送了2N次如下64*128的矩阵A：
在具体进行发射时，第1个128周期发射第一行数据：第1周期发送a0，第2至128周期空闲；第2个128周期发射第2行数据：第1周期发送a1，第2至128周期空闲；以此类推，直到发射完64个128周期后才停止本次的发射；
步骤S23、判断是否已发射完2N次(也即判断1次检测的数据是否已发射完)，且如果是，则结束发射；如果否，则进入步骤S22。
所述步骤S3具体包括：
步骤S31、在发射测试信号的同时，开启接收通道接收反射信号；
步骤S32、在接收到第m个反射信号时，通过加法器将当前接收到的反射信号与前m-1个反射信号的叠加信号进行叠加得到新的叠加信号，并将新的叠加信号替换旧的叠加信号存储到第二存储器中，其中，m为正整数；
步骤S32、判断是否接收完2N次发射的所有反射信号，且如果是，则进入步骤S4；如果否，则将第二存储器中存储的叠加信号发送到延时模块进行延时，以等待接收下一个反射信号，并进入步骤S32；
例如，假设第M个128周期中的第N个周期收到来自故障处的信号bN (称之为故障信号)，那么，在该128周期中收到的信号在叠加之后可表示为128bit的序列64[b0......bN......b127]；1次检测中接收的反射信号叠加之后的叠加信号可表示为2N64[b0......bN......b127]。
在所述步骤S1中，所述第一存储器中存储有32组64bit的正交码，且在所述漏缆检测装置将两个测试通道均投入测试时，为两个测试通道选择不同的正交码。在具体实施时，每一次检测都只需从第一存储器中随机选择一组正交码即可，当两个测试通道都投入使用时，需要使两个测试通道所选择的正交码不同。
综上所述，本发明具有如下有益效果：
1、具有两个测试通道，可实现同时检测两条漏缆；同时，可方便通过增加检测通道的方式来增加检测漏缆的条数，具有良好的可扩展性；
2、可利用直放站的以太网来传输漏缆故障信息，而无需增加过多传输通道的硬件，可降低硬件成本，同时又能保证信息传输通道相对独立；
3、利用正交码特性来确定漏缆故障位置，方法简单且效果明显，并且通过峰均比滤波和相位精确等步骤，可精确的找出故障位置。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种利用直放站的漏缆检测装置，其特征在于：所述漏缆检测装置包括一电源、一数字板、两环形器、两合路双工器以及两接头组；两所述环形器均与所述数字板相连接，每所述合路双工器均与一所述环形器相连接，每所述接头组均与一所述合路双工器相连接；所述数字板、环形器以及合路双工器均通过所述电源供电。
2.根据权利要求1所述的一种利用直放站的漏缆检测装置，其特征在于：还包括一用于与直放站通信连接的网口，所述网口与所述数字板相连接。
3.根据权利要求1所述的一种利用直放站的漏缆检测装置，其特征在于：每所述接头组均包括一连接直放站的第一接头以及一连接漏缆的第二接头。
4.根据权利要求3所述的一种利用直放站的漏缆检测装置，其特征在于：每所述合路双工器均包括一分路器以及一合路器；通过所述合路器从所述环形器接收测试信号以及从所述第一接头接收直放站信号，并将测试信号与直放站信号合路后通过所述第二接头发送给漏缆；通过所述分路器从所述第二接头接收漏缆信号，并将漏缆信号分离为反射信号和直放站信号，且将反射信号经过所述环形器传输给所述数字板，将直放站信号通过所述第一接头发送到直放站。
5.根据权利要求1所述的一种利用直放站的漏缆检测装置，其特征在于：所述数字板包括一运算器、一第一存储器、一第二存储器、一第三存储器、一滤波器、一加法器以及一延迟模块；所述第一存储器分别与所述运算器和环形器通信连接；所述运算器分别与所述滤波器和第三存储器通信连接，所述滤波器与所述第三存储器通信连接；所述环形器与所述加法器通信连接，所述加法器与所述第二存储器通信连接，所述第二存储器分别与所述运算器和延迟模块通信连接，所述延迟模块与所述加法器通信连接。
6.一种利用直放站的漏缆检测方法，其特征在于：所述方法需使用如权利要求1-5任一所述的漏缆检测装置；所述方法包括如下步骤：
步骤S1、从第一存储器中随机选择一组正交码分别作为原始码和测试码，并将原始码发送给运算器；
步骤S2、设定每次检测所需的发射次数，在每次发射时，均将测试码作为测试信号发射给漏缆，并且在发射完设定的发射次数后才停止发射；
步骤S3、在每次发射测试信号的同时，开启接收通道接收反射信号，并将接收到的反射信号依次累计叠加在一起得到叠加信号，且在叠加完本次检测所接收的所有反射信号后，将最终的叠加信号存储到第二存储器；
步骤S4、将第二存储器存储的最终的叠加信号发送到运算器，由运算器对叠加信号和原始码进行相关运算，得到计算结果；
步骤S5、运算器将计算结果存入到第三存储器中，同时将计算结果发送给滤波器；
步骤S6、滤波器对计算结果进行峰均比滤波，并根据滤波结果找出最大值，且根据最大值从第三存储器存储的计算结果中找到对应的数据；
步骤S7、根据峰值时刻粗略确定故障点范围，通过峰值相位精确的找到故障点。
7.根据权利要求6所述的一种利用直放站的漏缆检测方法，其特征在于：所述步骤S1之后还包括：
步骤S11、设定功率步进，按照设定的功率步进从小到大发射不同功率的信号，同时接收反射信号并计算信号强度，直到接收的反射信号的信号强度达到预期值后才停止发射信号，并将发射的最后一次信号的功率作为信号发射功率，后续的测试信号均以该信号发射功率进行发射。
8.根据权利要求6所述的一种利用直放站的漏缆检测方法，其特征在于：所述步骤S2具体包括：
步骤S21、设定每次检测所需的发射次数为2N次，其中，N为整数；
步骤S22、将测试码作为测试信号发射给漏缆，且在具体进行发射时，每发射1bit测试码后均持续发射127个空码，直到发射完一组完整的测试码后才停止本次发射；
步骤S23、判断是否已发射完2N次，且如果是，则结束发射；如果否，则进入步骤S22。
9.根据权利要求8所述的一种利用直放站的漏缆检测方法，其特征在于：所述步骤S3具体包括：
步骤S31、在发射测试信号的同时，开启接收通道接收反射信号；
步骤S32、在接收到第m个反射信号时，通过加法器将当前接收到的反射信号与前m-1个反射信号的叠加信号进行叠加得到新的叠加信号，并将新的叠加信号替换旧的叠加信号存储到第二存储器中，其中，m为正整数；
步骤S32、判断是否接收完2N次发射的所有反射信号，且如果是，则进入步骤S4；如果否，则将第二存储器中存储的叠加信号发送到延时模块进行延时，以等待接收下一个反射信号，并进入步骤S32。
10.根据权利要求6所述的一种利用直放站的漏缆检测方法，其特征在于：在所述步骤S1中，所述第一存储器中存储有32组64bit的正交码，且在所述漏缆检测装置将两个测试通道均投入测试时，为两个测试通道选择不同的正交码。
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