RU2575303C2 - Method of continuous control of optical fiber disorders - Google Patents
Method of continuous control of optical fiber disorders Download PDFInfo
- Publication number
- RU2575303C2 RU2575303C2 RU2012133685/07A RU2012133685A RU2575303C2 RU 2575303 C2 RU2575303 C2 RU 2575303C2 RU 2012133685/07 A RU2012133685/07 A RU 2012133685/07A RU 2012133685 A RU2012133685 A RU 2012133685A RU 2575303 C2 RU2575303 C2 RU 2575303C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- readings
- control
- samples
- observation
- values
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к способам непрерывного контроля оптических волокон (ОВ) и может быть использовано в качестве алгоритма для программного обеспечения контроллера системы защиты ВОСП информации ограниченного доступа.The invention relates to methods for continuous monitoring of optical fibers (OB) and can be used as an algorithm for the software controller of the system for protecting FOSP information of limited access.
Известен «Способ повышения вероятности обнаружения вывода излучения из оптического волокна» (Патент РФ №2349039 от 27.11.2006 г., опубликован в БИ №7 от 10.03.2009 г.), который является наиболее близким к заявляемому способу и поэтому выбран в качестве прототипа.The well-known "Method of increasing the probability of detecting the output of radiation from an optical fiber" (RF Patent No. 2349039 dated November 27, 2006, published in BI No. 7 dated March 10, 2009), which is the closest to the claimed method and is therefore selected as a prototype .
Вышеуказанный способ состоит в приеме, детектировании оптических сигналов с волоконно-оптической линии, усилении, интегрировании и аналого-цифровом преобразовании полученных аналоговых электрических сигналов, которые в цифровой форме сравниваются с контрольным значением таким образом, что в случае снижения амплитуды сигнала ниже контрольного значения на заданную величину формируется сигнал тревоги. Через каждое заданное таймером количество отсчетов N, составляющих j-й цикл, вычисляется среднее выборочное значениеThe above method consists in receiving, detecting optical signals from a fiber optic line, amplifying, integrating and analog-to-digital converting the received analog electric signals, which are digitally compared with a control value in such a way that if the signal amplitude decreases below the control value by a predetermined value value an alarm is generated. After each number of samples N constituting the jth cycle specified by the timer, the average sample value is calculated
которое запоминается и используется в последующих циклах. Для вычисления контрольного сигнала используется формулаwhich is remembered and used in subsequent cycles. To calculate the control signal, use the formula
После окончания каждого j-го цикла полученная величина Фj запоминается и вычитается из значения, вычисленного в j-1, j-k1, j-k2…j-km циклах, полученная разность сравнивается с заранее заданными порогами обнаружения Фo и тревоги Фт, и в случае если выполняется одно из условийAfter the end of each j-th cycle, the obtained value Ф j is stored and subtracted from the value calculated in j-1, j-k1, j-k2 ... j-km cycles, the obtained difference is compared with the predefined detection thresholds Ф o and alarm Ф t , and if one of the conditions
то формируется сигнал тревоги. В случае если выполняется одно из условийan alarm is generated. If one of the conditions
то за величину среднего выборочного значения в j+1 цикле принимается величина, вычисленная либо в j-k1-1, либо в j-k2-1, либо в j-k3-… либо в j-km- в зависимости от того, какое из условий (4) выполняется. В противном случае принимается величина, используемая в j цикле, причем k1/k2, kl2/k…km-1/km≥Фт/Фo.then the quantity calculated either in j-k1-1, or in j-k2-1, or in j-k3- ... or in j-km- depending on which from conditions (4) is satisfied. Otherwise, the value used in the j cycle is taken, and k1 / k2, kl2 / k ... km-1 / km≥Ф t / Ф o .
Недостатками вышеуказанного способа являются:The disadvantages of the above method are:
1) отсутствие корреляции времени наблюдения и сигнала нарушения. Время появления сигнала нарушения не определено, а начало наблюдения формируется произвольно таймером;1) lack of correlation of observation time and violation signal. The time of occurrence of the violation signal is not determined, and the beginning of the observation is formed arbitrarily by the timer;
2) неоптимальный выбор времени наблюдения. Оптимальным следует считать время, в течение которого на принятие решения не влияют внешние и внутренние помехи.2) non-optimal choice of observation time. The optimum should be considered the time during which the decision is not affected by external and internal interference.
Решаемой технической задачей является создание способа непрерывного контроля оптического волокна с повышенной вероятностью обнаружения нарушения.The technical problem to be solved is the creation of a method for continuous monitoring of optical fiber with an increased probability of detecting a violation.
Достигаемым техническим результатом является - корреляция времени наблюдения с началом сигнала нарушения и оптимальный выбор времени наблюдения.The technical result achieved is the correlation of the observation time with the beginning of the violation signal and the optimal choice of the observation time.
Для достижения технического результата в способе непрерывного контроля нарушений оптического волокна, заключающемся в приеме, детектировании оптических сигналов с волоконно-оптической линии, усилении, интегрировании и аналого-цифровом преобразовании полученных аналоговых электрических сигналов, новым является то, что перед контролем определяют количество отсчетов наблюдения N, текущее yj и предыдущее yj-1 значения средних выборочных величин за количество отсчетов N из соотношения:To achieve a technical result in a method for continuously monitoring optical fiber disturbances, which consists in receiving, detecting optical signals from a fiber optic line, amplifying, integrating, and analog-to-digital converting the received analog electrical signals, it is new that before monitoring the number of observation samples N is determined , current y j and previous y j-1 values of average sample values for the number of samples N from the relation:
где i - текущее значение отсчетов АЦП, сравнивают текущее yj и предыдущее yj-1 значения средних выборочных величин при увеличении количества отсчетов наблюдения N до условия, при которомwhere i is the current value of the ADC samples, compare the current y j and previous y j-1 values of the average sample values with an increase in the number of observation samples N to the condition under which
где емр - единица младшего разряда АЦП, устанавливают количество отсчетов контроля n меньше, чем N, после чего при контроле в каждый момент времени k вычисляют сумму квадратов отклонений отсчетов yi от среднего выборочного значения Lk при количестве отсчетов контроля n из соотношения:where EMP - ADC discharge unit Jr., setting the number of control samples n is smaller than N, then at the control at each time k computes the sum of squares of deviations samples yi by the average sample value L k when the number of control samples n from the relation:
осуществляют непрерывный контроль нарушений путем сравнения Lk с предварительно заданным пороговым значением Lп, в случае, если Lk>Lп, производят отключение передачи оптических сигналов.carry out continuous monitoring of violations by comparing L k with a predetermined threshold value of L p , if L k > L p , the transmission of optical signals is disabled.
Новая совокупность существенных признаков позволяет повысить вероятность обнаружения нарушений оптического волокна за счет корреляции времени наблюдения с началом сигнала нарушения и оптимальный выбор времени наблюдения.A new set of essential features makes it possible to increase the probability of detecting optical fiber disturbances due to the correlation of the observation time with the beginning of the violation signal and the optimal choice of observation time.
На фиг.1 представлена диаграмма реализации способа контроля.Figure 1 presents a diagram of the implementation of the control method.
Предлагаемый способ контроля реализуется следующим образом. Принимаемые оптические сигналы усиливаются, детектируются и интегрируются. В результате входные оптические сигналы в виде суперпозиции постоянного сигнала, шума и смещений из-за внутренних и внешних воздействий поступают на вход контроллера. Входной аналоговый сигнал, который пропорционален коэффициенту передачи между оптическими полюсами ВОСП, подвергают аналого-цифровому преобразованию (АЦП).The proposed control method is implemented as follows. Received optical signals are amplified, detected and integrated. As a result, the input optical signals in the form of a superposition of a constant signal, noise, and bias due to internal and external influences are fed to the input of the controller. The input analog signal, which is proportional to the transfer coefficient between the optical poles of the FOTS, is subjected to analog-to-digital conversion (ADC).
Период дискретизации АЦП - tд, который определяется верхней частотой входного сигнала в соответствии с теоремой Котельникова:The ADC sampling period is t d , which is determined by the upper frequency of the input signal in accordance with the Kotelnikov theorem:
где f - верхняя частота в спектре входного аналогового сигнала.where f is the upper frequency in the spectrum of the input analog signal.
Количество уровней дискретизации по амплитуде К (разрядность АЦП k=log2K) определяется по отношению среднего уровня входного сигнала U к шумуThe number of sampling levels in amplitude K (ADC bit depth = log 2 K) is determined by the ratio of the average input signal level U to noise
где σ - среднее квадратическое значение шума.where σ is the mean square noise value.
После этого определяется время, в течение которого сигнал можно считать стационарным. Для этого вычисляется среднее выборочное значение по формулеAfter this, the time during which the signal can be considered stationary is determined. For this, the average sample value is calculated by the formula
где N=Тн/tд - количество отсчетов АЦП, соответствующее Тн. where N = T n / t d is the number of ADC readings corresponding to T n.
Величина N увеличивается до тех пор, пока не будет выполнено условиеThe value of N increases until the condition
где емр - единица младшего разряда АЦП. Полученное значение N обеспечит максимальную чувствительность способа обнаружения.where emr is the unit of the least significant bit of the ADC. The obtained value of N will provide maximum sensitivity of the detection method.
Делим количество N на две части (фиг.1). Вторая часть n - количество отсчетов, по которому производится обнаружение и выделение сигнала нарушения. Первая часть (N-n) - количество отсчетов, по которому определяется среднее выборочное значение, от которого отсчитываются последующие отклонения (на фиг.1 синяя прямая). Целесообразно, чтобы величина n была как можно больше, так как от количества отсчетов зависит точность вычисления.Divide the amount of N in two parts (figure 1). The second part n is the number of samples by which the violation signal is detected and allocated. The first part (N-n) is the number of samples from which the average sample value is determined, from which subsequent deviations are measured (blue line in Fig. 1). It is advisable that the value of n be as large as possible, since the accuracy of the calculation depends on the number of samples.
После этого в каждый момент времени k производится вычисление параметра Lk по формуле (на фиг.1 зеленая кривая):After that, at each time moment k, the parameter L k is calculated by the formula (green curve in Fig. 1):
Полученное значение сравнивается с пороговым значением Lп (на фиг.1 красная прямая). В случае еслиThe obtained value is compared with the threshold value of L p (Fig. 1 is a red line). If
то считается, что обнаружен сигнал нарушения волоконно-оптической линии.It is believed that a fiber optic line violation signal has been detected.
Claims (1)
где i - текущее значение отсчетов АЦП, сравнивают текущее yj и предыдущее yj-1 значения средних выборочных величин при увеличении количества отсчетов наблюдения N до условия, при котором
где емр - единица младшего разряда АЦП, устанавливают количество отсчетов контроля n меньше, чем N, после чего при контроле в каждый момент времени k вычисляют сумму квадратов отклонений отсчетов yi от среднего выборочного значения Lk при количестве отсчетов контроля n из соотношения:
осуществляют непрерывный контроль нарушений путем сравнения Lk с предварительно заданным пороговым значением Lп, в случае, если Lk>Lп, производят отключение передачи оптических сигналов. A method for continuously monitoring optical fiber disturbances, which consists in receiving, detecting optical signals from a fiber optic line, amplifying, integrating, and analog-to-digital converting the obtained analog electrical signals, characterized in that the number of observation samples N, the current y j and the previous one are determined before monitoring y j-1 values of average sample values for the number of samples N from the relation:
where i is the current value of the ADC samples, compare the current y j and previous y j-1 values of the average sample values with an increase in the number of observation samples N to the condition under which
where emr is the unit of the least significant bit of the ADC, the number of control samples n is less than N, and then during the control at each time moment k, the sum of the squared deviations of the samples yi from the average sample value L k is calculated with the number of control samples n from the relation:
carry out continuous monitoring of violations by comparing L k with a predetermined threshold value of L p , if L k > L p , the transmission of optical signals is disabled.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012133685/07A RU2575303C2 (en) | 2012-08-06 | Method of continuous control of optical fiber disorders |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012133685/07A RU2575303C2 (en) | 2012-08-06 | Method of continuous control of optical fiber disorders |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012133685A RU2012133685A (en) | 2014-03-27 |
| RU2575303C2 true RU2575303C2 (en) | 2016-02-20 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2852919C1 (en) * | 2025-04-21 | 2025-12-16 | Общество с ограниченной ответственностью "ВПГ Лазеруан" | Method for monitoring fibre breakage |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002003564A1 (en) * | 2000-06-30 | 2002-01-10 | Fujitsu Limited | Transmission line loss testing method, slave station using the method, master station, and communication system |
| RU2005131314A (en) * | 2005-10-11 | 2007-04-20 | Военна академи Ракетных войск стратегического назначени им. Петра Великого (RU) | METHOD FOR MONITORING FIBER OPTICAL NETWORK OF INFORMATION EXCHANGE |
| RU2349039C2 (en) * | 2006-11-27 | 2009-03-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" - ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" | Method of probability detection increase of radiation coupling from optical fiber |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002003564A1 (en) * | 2000-06-30 | 2002-01-10 | Fujitsu Limited | Transmission line loss testing method, slave station using the method, master station, and communication system |
| RU2005131314A (en) * | 2005-10-11 | 2007-04-20 | Военна академи Ракетных войск стратегического назначени им. Петра Великого (RU) | METHOD FOR MONITORING FIBER OPTICAL NETWORK OF INFORMATION EXCHANGE |
| RU2349039C2 (en) * | 2006-11-27 | 2009-03-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" - ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" | Method of probability detection increase of radiation coupling from optical fiber |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2852919C1 (en) * | 2025-04-21 | 2025-12-16 | Общество с ограниченной ответственностью "ВПГ Лазеруан" | Method for monitoring fibre breakage |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5796336A (en) | Glass breakage detecting device | |
| US9029769B2 (en) | Dose rate measuring apparatus | |
| US9726546B2 (en) | Distributed optical sensing with two-step evaluation | |
| CN108414113A (en) | The fire alarm system and method for fiber optic temperature are predicted with multi-point temperature coefficient of dispersion | |
| CN103994784A (en) | Distributed optical fiber sensing positioning method based on zero crossing point analysis | |
| CN104614091B (en) | All -fiber long range high spatial resolution single photon temperature sensor | |
| CN106254064B (en) | A Receiver Local Oscillator Optical Security Monitoring Method Applicable to Continuous Variable Quantum Key Distribution | |
| JP2020153704A (en) | Vibration detection Optical fiber sensor and vibration detection method | |
| JP5507903B2 (en) | Seismic intensity estimation method and apparatus | |
| RU2575303C2 (en) | Method of continuous control of optical fiber disorders | |
| US9733368B2 (en) | Neutron measurement apparatus and neutron measurement method | |
| CN115575349B (en) | Anti-interference laser gas telemetry method and system | |
| JP7077887B2 (en) | Vibration detection Optical fiber sensor and vibration detection method | |
| US12339402B2 (en) | Method for operating a photodiode and device for carrying out the method | |
| CN105865611A (en) | Method and apparatus for adjusting fiber vibration detection threshold value | |
| CN103994816A (en) | Identification method based on optical fiber multiple events | |
| CN109444895B (en) | Vibration information positioning method for eliminating interference fading of distributed vibration sensor | |
| RU2561247C1 (en) | Method of detecting neutrons in presence of gamma-radiation | |
| CN114111712B (en) | System and method for monitoring building settlement | |
| RU2009129492A (en) | METHOD OF DYNAMIC RADIATION CONTROL | |
| CN106767905B (en) | Calculation method of correlation between two-detector fiber-optic gyroscope light source and electronic noise | |
| CN113340210B (en) | An Optical Fiber Displacement Sensing Method Based on Raman Backscattering | |
| CN114235135B (en) | Amplitude demodulation vibration positioning detection method based on double differential step sizes | |
| US10761176B1 (en) | Systems and methods for distance independent differential signature detection | |
| US11754465B2 (en) | Optical pulse testing device and optical pulse testing method |