分布式光纖周界安防系統(tǒng)、聲音還原系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及安防技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種聲音還原系統(tǒng)、一種聲音還原方法以及 一種分布式光纖周界安防系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 光纖不僅僅可以用于信號(hào)傳輸，在感測(cè)應(yīng)用中采用光纖，還可使光纖作為傳感器。 當(dāng)外界干擾影響傳到光纖時(shí)，光纖傳輸?shù)墓庑盘?hào)的部分特性就會(huì)改變，通過配置專門的感 測(cè)儀表就能監(jiān)測(cè)使光的特性即衰減、相位、波長(zhǎng)、極化、模場(chǎng)分布和傳播時(shí)間變化的干擾。通 過光信號(hào)的調(diào)變，使得許多事件和狀態(tài)的測(cè)量成為可能。
[0003] 分布式光纖周界安防系統(tǒng)是利用光纖作為傳感及傳輸介質(zhì)的一種分布式傳感系 統(tǒng)。光纖周界安防系統(tǒng)可以在傳感光纖布設(shè)區(qū)域內(nèi)，對(duì)一定精度范圍內(nèi)的入侵行為等突發(fā) 事件進(jìn)行遠(yuǎn)程和實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)。它可以用于監(jiān)獄、重要軍事目標(biāo)、武器庫、鐵路沿線圍欄等周 界的安防監(jiān)控，還可以用于小區(qū)、政府機(jī)關(guān)、核電站、機(jī)場(chǎng)等重要設(shè)施的周界安防監(jiān)控。
[0004] 目前的分布式光纖周界安防系統(tǒng)中把周界分為幾個(gè)小的監(jiān)控區(qū)域（稱為防區(qū)）， 每個(gè)防區(qū)用一個(gè)光纖傳感單元監(jiān)測(cè)，這個(gè)傳感單元通常沒有定位能力，只能感測(cè)以及傳輸 入侵震動(dòng)信號(hào)以及判斷有無入侵事件發(fā)生。通過復(fù)用技術(shù)，把多個(gè)光纖傳感單元構(gòu)成一個(gè) 網(wǎng)絡(luò)，就可以判斷入侵事件發(fā)生在哪個(gè)防區(qū)中，從而達(dá)到定位目的。
[0005] 然而，由于每個(gè)防區(qū)的光纖基本都裸露在外界環(huán)境中，極容易產(chǎn)生由外界環(huán)境干 擾（例如，風(fēng)雨以及飛鳥等）引起的誤報(bào)，使用戶感到困惑。因此需要采取輔助手段幫助用 戶進(jìn)行進(jìn)一步的確認(rèn)判斷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本公開的目的在于提供具備聲音還原能力的一種聲音還原系統(tǒng)、一種聲音還原方 法以及一種分布式光纖周界安防系統(tǒng)，從而至少在一定程度上克服由于相關(guān)技術(shù)的限制和 缺陷而導(dǎo)致的一個(gè)或多個(gè)問題。
[0007] 本公開的其它特性和優(yōu)點(diǎn)將通過下面的詳細(xì)描述變得顯然，或部分地通過本公開 的實(shí)踐而習(xí)得。
[0008] 根據(jù)本公開的第一方面，提供一種聲音還原系統(tǒng)，應(yīng)用于對(duì)多個(gè)防區(qū)進(jìn)行監(jiān)控的 一分布式光纖周界安防系統(tǒng)；其特征在于，所述聲音還原系統(tǒng)包括：
[0009] -激光發(fā)生機(jī)構(gòu)，用于提供一激光信號(hào)；
[0010] -分光機(jī)構(gòu)，用于將所述激光信號(hào)分為多路輸入光信號(hào)；
[0011] 多個(gè)光纖邁克爾遜干涉機(jī)構(gòu)，對(duì)應(yīng)設(shè)于各所述防區(qū)；每一所述光纖邁克爾遜干涉 機(jī)構(gòu)接收一所述輸入光信號(hào)并響應(yīng)周邊聲壓輸出一干涉信號(hào)；
[0012] -音頻輸出機(jī)構(gòu)，接收各所述干涉信號(hào)，并在接收到任一所述防區(qū)的警報(bào)信號(hào)時(shí)， 輸出根據(jù)該防區(qū)的干涉信號(hào)而還原出的聲音信號(hào)。
[0013] 本公開的一種示例性實(shí)施例中，所述音頻輸出機(jī)構(gòu)根據(jù)所述干涉信號(hào)光強(qiáng)而還原 出所述聲音信號(hào)。
[0014] 本公開的一種示例性實(shí)施例中，所述光纖邁克爾遜干涉機(jī)構(gòu)包括：
[0015] -傳感光纖，具有參考臂以及感測(cè)臂；
[0016] 一前端設(shè)備，用于接收所述輸入光信號(hào)，并自所述傳感光纖第一端將所述輸入光 信號(hào)輸入至所述參考臂和感測(cè)臂；
[0017] 一尾端設(shè)備，用于自所述所述傳感光纖第二端將所述輸入光信號(hào)反饋至所述傳感 光纖第一端以形成一干涉信號(hào)；
[0018] -光電探測(cè)器，設(shè)于所述傳感光纖第一端，以接收并輸出所述干涉信號(hào)。
[0019] 本公開的一種示例性實(shí)施例中，所述音頻輸出機(jī)構(gòu)根據(jù)下述方程而還原出所述聲 音信號(hào)：
[0020]
[0021]
[0022] 、3 I… w
[0023] 其中，I為所述干涉信號(hào)光強(qiáng)，Ip 12分別為所述參考臂和感測(cè)臂中光信號(hào)的光強(qiáng) 且Δρ為兩者相位差，n為所述傳感光纖的有效折射率，λ為所述輸入光信號(hào)入射波長(zhǎng)，P 12、 P11為普克爾常數(shù)，V為泊松比，ε 3為所述感測(cè)臂軸向長(zhǎng)度變化率，L為震動(dòng)長(zhǎng)度，k為所述 傳感光纖固有參數(shù)，P為所述聲音信號(hào)作用于所述感測(cè)臂的所述聲壓。
[0024] 本公開的一種示例性實(shí)施例中，所述前端設(shè)備包括光纖耦合器。
[0025] 本公開的一種示例性實(shí)施例中，所述尾端設(shè)備包括法拉第旋轉(zhuǎn)鏡或反射鏡。
[0026] 本公開的一種示例性實(shí)施例中，所述傳感光纖至少部分復(fù)用所述分布式光纖周界 安防系統(tǒng)中用于入侵感測(cè)的光纖。
[0027] 本公開的一種示例性實(shí)施例中，所述傳感光纖呈網(wǎng)狀、螺旋狀或者直線狀布設(shè)。
[0028] 本公開的一種示例性實(shí)施例中，所述音頻輸出機(jī)構(gòu)包括：
[0029] -處理單元，用于根據(jù)任一防區(qū)的所述干涉信號(hào)而還原出該防區(qū)的聲音信號(hào)；
[0030] -控制單元，用于在接收到任一所述防區(qū)發(fā)出的警報(bào)信號(hào)后，輸出一控制信號(hào)，所 述控制信號(hào)至少包括發(fā)出警報(bào)信號(hào)的防區(qū)的信息；
[0031] -選通單元，與所述控制單元及處理單元連接，用于在接收到所述控制信號(hào)后，根 據(jù)所述控制信號(hào)輸出所述發(fā)出警報(bào)信號(hào)的防區(qū)的聲音信號(hào)。
[0032] 本公開的一種示例性實(shí)施例中，所述音頻輸出機(jī)構(gòu)還包括：
[0033] -解調(diào)單元，用于對(duì)所述聲音信號(hào)進(jìn)行解調(diào)以播放和/或存儲(chǔ)所述聲音信號(hào)對(duì)應(yīng) 的聲音。
[0034] 根據(jù)本公開的第二方面，提供一種分布式光纖周界安防系統(tǒng)，包括：
[0035] -入侵感測(cè)系統(tǒng)，用于采集多個(gè)防區(qū)的入侵震動(dòng)信號(hào)；
[0036] -警報(bào)單元，用于在根據(jù)所述入侵震動(dòng)信號(hào)判斷任一防區(qū)出現(xiàn)異常事件時(shí)，發(fā)出 該防區(qū)的一警報(bào)信號(hào)；
[0037] -上述任意一種聲音還原系統(tǒng)，用于在接收到該防區(qū)的警報(bào)信號(hào)時(shí)，輸出根據(jù)該 防區(qū)的干涉信號(hào)而還原出的聲音信號(hào)。
[0038] 本公開的一種示例性實(shí)施例中，所述入侵感測(cè)系統(tǒng)包括用于感測(cè)及傳輸所述入侵 震動(dòng)信號(hào)的光纖，其中，所述光纖邁克爾遜干涉機(jī)構(gòu)的傳感光纖至少部分復(fù)用該光纖。
[0039] 根據(jù)本公開的第三方面，提供一種聲音還原系統(tǒng)，應(yīng)用于對(duì)多個(gè)防區(qū)進(jìn)行監(jiān)控的 一分布式光纖周界安防系統(tǒng)；所述聲音還原方法包括：
[0040] 提供一激光信號(hào)；
[0041] 將所述激光信號(hào)分為多路輸入光信號(hào)；
[0042] 提供多個(gè)光纖邁克爾遜干涉機(jī)構(gòu)并對(duì)應(yīng)設(shè)于各所述防區(qū)，每一所述光纖邁克爾遜 干涉機(jī)構(gòu)接收一所述輸入光信號(hào)并響應(yīng)周邊聲壓而輸出一干涉信號(hào)；
[0043] 接收各所述干涉信號(hào)，并在接收到任一所述防區(qū)的警報(bào)信號(hào)時(shí)，輸出根據(jù)該防區(qū) 的干涉信號(hào)而還原出的聲音信號(hào)。
[0044] 本公開的一種示例性實(shí)施例中，其中，根據(jù)所述干涉信號(hào)光強(qiáng)而還原出所述聲音 信號(hào)。
[0045] 本公開的一種示例性實(shí)施例中，其中，根據(jù)下述方程而還原出所述聲音信號(hào)：
[0046]
[0047]
[0048] ε 3= k · p (3)
[0049] 其中，I為所述干涉信號(hào)光強(qiáng)，Ip 12分別為所述參考臂和感測(cè)臂中光信號(hào)的光強(qiáng) 且為兩者相位差，η為所述傳感光纖的有效折射率，λ為所述輸入光信號(hào)入射波長(zhǎng)，P 12、 P11為普克爾常數(shù)，V為泊松比，ε 3為所述感測(cè)臂軸向長(zhǎng)度變化率，L為震動(dòng)長(zhǎng)度，k為所述 傳感光纖固有參數(shù)，P為所述聲音信號(hào)作用于所述感測(cè)臂的所述聲壓。
[0050] 本公開示例性實(shí)施例中，通過獲取根據(jù)各防區(qū)的聲音信號(hào)的聲壓所產(chǎn)生的干涉信 號(hào)，并在接收到任一防區(qū)的警報(bào)信號(hào)時(shí)，輸出根據(jù)該防區(qū)的干涉信號(hào)而還原出的聲音信號(hào)， 從而可以幫助用戶對(duì)是否發(fā)生入侵行為等異常事件進(jìn)行進(jìn)一步的確認(rèn)判斷，大大提高了用 戶對(duì)異常事件的辨別能力，進(jìn)而可以及時(shí)掌握異常狀況和異常形勢(shì)，并降低誤報(bào)；而且，該 聲音還原系統(tǒng)僅在接收到警報(bào)信號(hào)后才輸出對(duì)應(yīng)的聲音信號(hào)，一方面避免對(duì)用戶造成判斷 上的干擾，另一方面節(jié)省了系統(tǒng)資源。
【附圖說明】
[0051] 此處的附圖被并入說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，示出了符合本發(fā)明的實(shí)施 例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本公開 的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù) 這些附圖獲得其他的附圖。
[0052] 圖1是本示例性實(shí)施例中一種聲音還原系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0053] 圖2是本示例性實(shí)施例中一種光纖邁克爾遜干涉機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0054] 圖3是本示例性實(shí)施例中一種音頻輸出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0055] 圖4是本示例性實(shí)施例中一種聲音還原方法的流程示意圖。
[0056] 附圖標(biāo)iP,說明
[0057] 11 激光發(fā)生機(jī)構(gòu)
[0058] 12 分光機(jī)構(gòu)
[0059] 13 光纖邁克爾遜干涉機(jī)構(gòu)
[0060] 131 傳感光纖
[0061] 132 前端設(shè)備
[0062] 133 尾端設(shè)備
[0063] 134 光電探測(cè)器
[0064] 14