Способ непрерывного контроля нарушений оптического волокна



Способ непрерывного контроля нарушений оптического волокна
Способ непрерывного контроля нарушений оптического волокна
Способ непрерывного контроля нарушений оптического волокна
Способ непрерывного контроля нарушений оптического волокна

 

H04B10/25 - Передающие системы, использующие потоки корпускулярного излучения или электромагнитные волны, кроме радиоволн, например световые, инфракрасные (оптические соединения, смешивание или разделение световых сигналов G02B; световоды G02B 6/00; коммутация, модуляция и демодуляция светового излучения G02B,G02F; приборы или устройства для управления световым излучением, например для модуляции, G02F 1/00; приборы или устройства для демодуляции, переноса модуляции или изменения частоты светового излучения G02F 2/00; оптические мультиплексные системы H04J 14/00)

Владельцы патента RU 2575303:

Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (RU)
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр-Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики"-ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" (RU)

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. Способ непрерывного контроля нарушений оптического волокна, который заключается в приеме, детектировании оптических сигналов с волоконно-оптической линии, усилении, интегрировании и аналого-цифровом преобразовании полученных аналоговых электрических сигналов. Перед контролем определяют количество отсчетов наблюдения N, текущее yj и предыдущее yj-1 значения средних выборочных величин за количество отсчетов N из соотношения:

y j = 1 N i = 1 N y i

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

y j y j 1 = 1 е м р ,

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:

L k = i = k n k ( y i 1 N n i = k N k n y i ) 2 ,

осуществляют непрерывный контроль нарушений путем сравнения Lk с предварительно заданным пороговым значением Lп, в случае, если Lk>Lп, производят отключение передачи оптических сигналов. Достигаемым техническим результатом является корреляция времени наблюдения с началом сигнала нарушения и оптимальный выбор времени наблюдения. 1 ил.

 

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.

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.

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 значение

Y j = ( 1 / N ) i = 1 N Y i , ( 1 )

которое запоминается и используется в последующих циклах. Для вычисления контрольного сигнала используется формула

Ф J + k = N i = 1 ( Y i Y j ) / Y i Y j / . ( 2 )

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 условий

/ Ф j Ф j 1 / Ф т , ( 3 ) / Ф j Ф j k 1 / Ф т , / Ф j Ф j k 2 / Ф т , / Ф j Ф j k 3 / Ф т , / Ф j Ф j k 3 / Ф т ,

то формируется сигнал тревоги. В случае если выполняется одно из условий

Ф т / Ф j Ф j 1 / Ф o , ( 4 ) Ф т / Ф j Ф j k 1 / Ф o , Ф т / Ф j Ф j k 2 / Ф o , Ф т / Ф j Ф j k 3 / Ф o , Ф т / Ф j Ф j k m / Ф o ,

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≥Фтo.

Недостатками вышеуказанного способа являются:

1) отсутствие корреляции времени наблюдения и сигнала нарушения. Время появления сигнала нарушения не определено, а начало наблюдения формируется произвольно таймером;

2) неоптимальный выбор времени наблюдения. Оптимальным следует считать время, в течение которого на принятие решения не влияют внешние и внутренние помехи.

Решаемой технической задачей является создание способа непрерывного контроля оптического волокна с повышенной вероятностью обнаружения нарушения.

Достигаемым техническим результатом является - корреляция времени наблюдения с началом сигнала нарушения и оптимальный выбор времени наблюдения.

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:

y j = 1 N i = 1 N y i ( 5 )

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

y j y j 1 = 1 е м р , ( 6 )

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:

L k = i = k n k ( y i 1 N n i = k N k n y i ) 2 , ( 7 )

осуществляют непрерывный контроль нарушений путем сравнения Lk с предварительно заданным пороговым значением Lп, в случае, если Lk>Lп, производят отключение передачи оптических сигналов.

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.

На фиг.1 представлена диаграмма реализации способа контроля.

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).

Период дискретизации АЦП - tд, который определяется верхней частотой входного сигнала в соответствии с теоремой Котельникова:

t д 1 / 2 f , ( 8 )

где f - верхняя частота в спектре входного аналогового сигнала.

Количество уровней дискретизации по амплитуде К (разрядность АЦП k=log2K) определяется по отношению среднего уровня входного сигнала U к шуму

K ~ U / σ , ( 9 )

где σ - среднее квадратическое значение шума.

После этого определяется время, в течение которого сигнал можно считать стационарным. Для этого вычисляется среднее выборочное значение по формуле

y i = 1 N i = 1 N y i , ( 10 )

где N=Тн/tд - количество отсчетов АЦП, соответствующее Тн.

Величина N увеличивается до тех пор, пока не будет выполнено условие

y j y j 1 = 1 е м р , ( 11 )

где емр - единица младшего разряда АЦП. Полученное значение N обеспечит максимальную чувствительность способа обнаружения.

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.

После этого в каждый момент времени k производится вычисление параметра Lk по формуле (на фиг.1 зеленая кривая):

L k = i = k n k ( y i 1 N n i = k N k n y i ) 2 . ( 12 )

Полученное значение сравнивается с пороговым значением Lп (на фиг.1 красная прямая). В случае если

L k L п , ( 13 )

то считается, что обнаружен сигнал нарушения волоконно-оптической линии.

Способ непрерывного контроля нарушений оптического волокна, заключающийся в приеме, детектировании оптических сигналов с волоконно-оптической линии, усилении, интегрировании и аналого-цифровом преобразовании полученных аналоговых электрических сигналов, отличающийся тем, что перед контролем определяют количество отсчетов наблюдения N, текущее yj и предыдущее yj-1 значения средних выборочных величин за количество отсчетов N из соотношения:
y j = 1 N i = 1 N y i
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
y j y j 1 = 1 е м р ,
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:
L k = i = k n k ( y i 1 N n i = k N k n y i ) 2 ,
осуществляют непрерывный контроль нарушений путем сравнения Lk с предварительно заданным пороговым значением Lп, в случае, если Lk>Lп, производят отключение передачи оптических сигналов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике оптической связи и может использоваться в сетях передачи данных. Технический результат состоит в обеспечении динамического управления пространственными и временными параметрами направленных оптических пучков путем создания динамически управляемых отражательных голограмм.

Изобретение относится к области оптики. Технический результат состоит в увеличении дальности передачи энергии электромагнитного излучения оптического диапазона, снижении потерь передачи его через атмосферу.

Изобретение относится к области волоконно-оптических систем передачи информации, а именно к когерентным системам связи со спектральным мультиплексированием. Технический результат состоит в повышении спектральной эффективности системы.

Изобретение относится к сетевому узлу, в частности к обеспечению возможности первому блоку подключаться ко второму блоку в режиме самоорганизующейся сети (ad-hoc) в системе, сконфигурированной для удаленных и основных блоков.

Изобретение относится к скоростным модуляторам и может использоваться в бортовых передатчиках спутниковой системы связи и в системах дистанционного зондирования земли.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в ускорении обслуживания запросов абонентов на передачу сообщений.

Изобретение относится к мониторингу продуктивных нефтегазовых скважин в реальном времени. Техническим результатом является обеспечение своевременной идентификации любых проблем и регулирование параметров процесса отработки скважин.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в оптической сетевой системе связи. Технический результат состоит в повышении пропускной способности и увеличения объема передаваемой информации.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах оптической связи. Технический результат состоит в повышении помехоустойчивости передачи оптической информации.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системе пассивной связи. Технический результат состоит в повышении пропускной способности передачи.

Изобретение относится к области волоконно-оптических систем передачи информации, а именно к системам связи со спектральным мультиплексированием. Технический результат состоит в повышении качества работы и увеличении дальности работы линии связи. Для этого линия связи содержит спектральные каналы с прямым детектированием и спектральные каналы с когерентным детектированием. В волоконно-оптической системе связи, включающей оптически соединенные линией связи мультиплексор с N входами, предназначенный для спектрального мультиплексирования N спектральных каналов, образующих сетку DWDM частот в стандартизованном спектре ITU, и демультиплексор с N выходами, предназначенный для спектрального демультиплексирования N спектральных каналов, образующих идентичную мультиплексору сетку DWDM частот, и набор N согласованных пар когерентных и некогерентных оптических передатчиков и приемников с когерентным и прямым детектированием, выходы и входы которых соответственно оптически соединены с входами мультиплексора и выходами демультиплексора, причем линия связи содержит пролеты длиной от 40 до 200 км, между которыми установлены оптические усилители, содержащие не менее двух каскадов усиления, между каскадами усилителей установлены компенсаторы дисперсии (по одному на усилитель), компенсаторы дисперсии выполнены в виде компенсаторов канального типа, например, на основе чирпированных брэгговских решеток или интерферометров. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к транспортным средствам, а именно к размещению оптических осветительных устройств локомотивов железнодорожного транспорта, их установке и размещению и регулируемых из транспортного средства. Технический результат состоит в повышении уровня безопасности движения тягового подвижного состава железнодорожного транспорта. Для этого в прожектор локомотива железнодорожного транспорта введены модули световых излучателей, выполняющие функции передатчиков информации, использующих в качестве среды передачи информации открытый атмосферный канал, а на защитном стекле осветительного устройства устанавливается набор фотоприемников. Устройство имеет способность подключаться к системе безопасности локомотива, слушать информацию, передаваемую в ней, и самостоятельно отправлять в нее сигналы; инфракрасные фотоприемники установлены на защитном стекле прожектора локомотива железнодорожного транспорта; передающий модуль состоит из светодиодов видимого или инфракрасного спектра; для формирования передаваемого сигнала используются модулятор и маломощные ключи, которые управляют малым током, по сравнению с током в рабочих режимах; для обработки принимаемого сигнала используются демодулятор, полосовой фильтр, интегрирующий усилитель с ограничителем. 1 ил.

Изобретение относится к контроллерам защиты волоконно-оптических линий передачи (ВОЛП) от попыток отвода оптического сигнала и может быть использовано в качестве универсального технического средства защиты информации (ТСЗИ) ограниченного доступа, передаваемой по неконтролируемой территории. Технический результат состоит в создание высокочувствительного контроллера защиты ВОЛП независимого от параметров информационных сигналов. Для этого контроллер защиты волоконно-оптических линий содержит генератор, выход которого соединен со входом оптического передатчика, оптический коммутатор и последовательно соединенные оптический приемник, усилитель с автоматической регулировкой усиления, полосовой фильтр, детектор уровня, контроллер, устройство сигнализации, при этом второй выход контроллера соединен со входом оптического коммутатора, выход которого является выходом устройства в волоконно-оптическую линию, третий выход контроллера соединен со входом согласующего устройства, выход которого соединен со вторым входом усилителя с автоматической регулировкой усиления, оптический изолятор, вход которого соединен с выходом оптического передатчика, первый оптический фильтр, первый вход которого является оптическим входом устройства, второй вход соединен с выходом оптического изолятора, длина волны которого соответствует длине волны оптического передатчика, а выход соединен с оптическим входом оптического коммутатора, второй оптический фильтр, оптический вход которого является оптическим входом устройства с волоконно-оптической линии, первый выход соединен с входом оптического приемника, а второй выход является выходом устройства. 1 ил.

Лазерное приемное устройство, которое может быть использовано в качестве приемного устройства для лазерной локационной системы и системы лазерной космической связи, основано на сверхрегенеративном приеме лазерных сигналов локации и связи в оптическом диапазоне, что позволяет реализовать приемное устройство, обладающее предельной квантовой (однофотонной) чувствительностью и одновременно высокой помехозащищенностью приема лазерных сигналов. Приемное устройство содержит обратную связь на основе акустооптического модулятора, что обеспечивает возможность пространственной фильтрации сигналов. Технический результат заключается в повышении чувствительности лазерного приемного устройства, обеспечении быстрой перестройки частоты полосы приема и узкополосной фильтрации принимаемого лазерного излучения, обеспечении компенсации доплеровских сдвигов частоты приема лазерного излучения, компенсации рассогласования волновых фронтов принимаемого и гетеродинного лазерных излучений на входе фотоприемника. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к волоконно-оптическим системам передачи (ВОСП) с селекцией и локализацией аварийных ситуаций и может быть использовано в качестве защищенной системы передачи информации ограниченного доступа за пределами контролируемой зоны. Защищенная волоконно-оптическая система передачи с селекцией и локализацией аварийных ситуаций состоит из двух комплектов приемо-передающей аппаратуры, соединенных между собой волоконно-оптическими линиями, при этом каждый комплект содержит приемо-передающее устройство, соединенное оптическими шнурами с устройством контроля, выход которого соединен со входом волоконно-оптической линии, в каждый комплект введены источник питания и блок рефлектометрического контроля, включающий в себя оптический разветвитель, общий полюс которого соединен с выходом волоконно-оптической линии, первый полюс с помощью оптического шнура соединен со входом устройства контроля, а второй полюс соединен с общим полюсом оптического циркулятора, первый полюс которого соединен с выходом оптического передатчика, вход которого соединен с первым выходом микроконтроллера, а второй полюс циркулятора соединен со входом оптического приемника, первый выход которого соединен со входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входом микроконтроллера, а второй выход оптического приемника соединен со входом детектора среднего уровня, выход которого соединен со вторым входом микроконтроллера, выход управления которого соединен со входом управления реле, вход которого соединен с выходом источника питания, а выход соединен со входом питания устройства контроля, выход индикации микроконтроллера соединен со входом устройства индикации. Достигаемым техническим результатом является повышение среднего времени наработки на ложную тревогу за счет дополнительного анализа аварийных ситуаций. 1 ил.

Изобретение относится к защищенным волоконно-оптическим системам передачи и может быть использовано в качестве дуплексной многоканальной волоконно-оптической системы передачи (ВОСП) информации ограниченного доступа по неконтролируемой территории. Технический результат состоит в уменьшении количества средств мониторинга и контроля и увеличении чувствительности контроля. Для этого в систему передачи со спектральным разделением сигналов введен контроллер защиты, рабочая длина волны которого больше длины волны любого из оптических передатчиков, при этом вход контроллера защиты соединен с оптическим выходом мультиплексора волоконно-оптическим шнуром, а выход соединен волоконно-оптическим шнуром с оптическим входом демультиплексора, линейные входы и выходы контроллеров защиты соединены между собой волоконно-оптическими линиями передачи. 3 ил.

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано для передачи сигналов на участках систем связи, которые могут быть подвержены воздействиям высоких механических нагрузок, ионизирующих излучений или иных поражающих факторов. Технический результат заключается в повышении надежности и живучести системы передачи в условиях чрезвычайных ситуаций. Для этого на участках, прилегающих к узлу связи пункта управления, создается запас линейного кабеля связи путем его навива на диэлектрический стержень или зигзагообразной прокладки («змейкой»). В непосредственной близости от трассы кабельной линии связи на этих участках размещаются подземные камеры (контейнеры) с вращающимися барабанами с запасом линейного оптического кабеля. Кабель и подземные камеры снабжены интеллектуальными маркерами. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области информационно-коммуникационных технологий и касается способа увеличения длины распространения инфракрасных монохроматических поверхностных электромагнитных волн (ПЭВ) по плоской металлической поверхности. Способ включает в себя нанесение на поверхность слоя непоглощающего диэлектрика. До нанесения слоя определяют направление максимума диаграммы направленности объемных электромагнитных волн (ОЭВ), излучаемых ПЭВ с их трека. Толщину слоя и показатель преломления его материала выбирают таким образом, чтобы наличие слоя обеспечивало приращение действительной части модуля волнового вектора ПЭВ на величину где ko=2π/λ - волновое число ОЭВ в окружающей поверхность среде; λ - длина волны излучения в окружающей среде; φmах - угол отклонения максимума диаграммы направленности от плоскости поверхности. Технический результат заключается в увеличении длины распространения (ПЭВ) и обеспечении ее защиты от внешних воздействий. 2 ил.

Изобретение относится к области оптических измерений и касается фотоприемного устройства. Фотоприемное устройство содержит последовательно соединенные лавинный фотодиод, усилитель и фильтр, а также компаратор, дискриминатор длительности импульсов, регулируемый источник питания, блок оценки сигналов, источник опорного напряжения, высокочастотный генератор и блок синхронизации. Кроме того, устройство включает в себя последовательно соединенные дополнительный усилитель и детектор. При этом выход детектора соединен с первым входом компаратора, вход дополнительного усилителя соединен с фильтром. В качестве фильтра используется полосовой фильтр с полосой пропускания около середины рабочей полосы частот усилителя. Технический результат заключается в увеличении отношения сигнал/шум при регулировании коэффициента умножения лавинного фотодиода непосредственно по принимаемому оптическому сигналу. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для обнаружения отношения оптического сигнала к шуму, узловое устройство и сетевую систему. Технический результат состоит в повышении качества приема информации. Для этого способ включает в себя: прием обнаруженного оптического сигнала, переносящего шум усиленного спонтанного излучения (ASE); обнаружение первой переменной составляющей тока и первой постоянной составляющей тока обнаруженного оптического сигнала; получение первой информации модуляции обнаруженного оптического сигнала; получение первой информации коррекции, соответствующей первой информации модуляции, согласно первой информации модуляции; и определение отношения оптического сигнала к шуму (OSNR) обнаруженного оптического сигнала согласно первой переменной составляющей тока, первой постоянной составляющей тока и первой информации коррекции. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 19 ил.
Наверх