本發(fā)明涉及光通信，特別是涉及一種光纜平面曲率監(jiān)測(cè)方法與裝置。

背景技術(shù)：

1、在復(fù)雜環(huán)境中，光纜受力時(shí)可發(fā)生各種變形，該形變的形狀信息一方面可表征光纜狀態(tài)，另一方面又可代表現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的變化，兼具通信和傳感等多種功能。光纜曲率作為重要參量，在相關(guān)的光纜工程施工、驗(yàn)收和運(yùn)行規(guī)范中均有相關(guān)規(guī)定，例如關(guān)于架空線弧垂和地埋光纜彎曲半徑等規(guī)范，如何測(cè)定現(xiàn)場(chǎng)光纜的實(shí)際曲率，是通信光纜運(yùn)行的一個(gè)基礎(chǔ)需求，或者光纜作為傳感用途，需要準(zhǔn)確地測(cè)量出曲率。

2、對(duì)安裝在野外或地下的光纜形變，傳統(tǒng)的做法是在線纜上安裝應(yīng)變和傾角等點(diǎn)式傳感器進(jìn)行探測(cè)，或者通過人工巡視觀察以及無人機(jī)拍照等方式來確定光纜的彎曲狀態(tài)。這些傳統(tǒng)方式的共同特征是效率低下，受環(huán)境影響較大，觀察范圍有限。

3、基于光纖應(yīng)變測(cè)量的光纜形狀傳感技術(shù)，可以結(jié)合弗萊納方程求解纜線的曲率和撓率，或者求解曲率和旋轉(zhuǎn)角度，對(duì)于一維形變理論上也可進(jìn)行求解后重建形狀，然而上述過程存在迭代誤差累積問題，且計(jì)算過程復(fù)雜，不適用于光纜內(nèi)部扭轉(zhuǎn)和伸縮耦合等情形。

4、鑒于此，克服該現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷是本技術(shù)領(lǐng)域亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何相對(duì)更高效準(zhǔn)確的確定光纜的彎曲狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)光纜的形狀重建。

2、本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、第一方面，提供一種光纜平面曲率監(jiān)測(cè)方法，包括：

4、根據(jù)所述光纜中纖芯的位置排布在光纜截面上設(shè)定方向坐標(biāo)系的x軸和y軸；

5、將光纜劃分為多個(gè)預(yù)設(shè)測(cè)量段，獲取所述預(yù)設(shè)測(cè)量段上相應(yīng)纖芯的布里淵頻移；

6、根據(jù)x軸上的纖芯的布里淵頻移或者x軸兩側(cè)的纖芯的布里淵頻移，得到x軸的等效彎曲應(yīng)變；根據(jù)y軸上的纖芯的布里淵頻移或者y軸兩側(cè)的纖芯的布里淵頻移，得到y(tǒng)軸的等效彎曲應(yīng)變；

7、根據(jù)所述x軸的等效彎曲應(yīng)變和y軸的等效彎曲應(yīng)變得到所述預(yù)設(shè)測(cè)量段上光纜的曲率。

8、優(yōu)選的，所述根據(jù)所述光纜中纖芯的位置排布在光纜截面上設(shè)定方向坐標(biāo)系，具體包括：

9、當(dāng)所述光纜中包括圍繞光纜中軸等距離均勻排布的4a個(gè)纖芯時(shí)，選定任意一個(gè)纖芯以及在光纜截面上與該纖芯相對(duì)于光纜中軸對(duì)稱的另一纖芯在光纜截面上的連線作為x軸，將光纜截面上垂直于x軸的方向作為y軸；

10、其中a為正整數(shù)。

11、優(yōu)選的，所述根據(jù)x軸上的纖芯的布里淵頻移或者x軸兩側(cè)的纖芯的布里淵頻移，得到x軸的等效彎曲應(yīng)變；根據(jù)y軸上的纖芯的布里淵頻移或者y軸兩側(cè)的纖芯的布里淵頻移，得到y(tǒng)軸的等效彎曲應(yīng)變，具體包括：

12、根據(jù)x軸上的兩根纖芯的布里淵頻移計(jì)算得到x軸的等效彎曲應(yīng)變，相應(yīng)公式為：

13、；

14、其中，為x軸的等效彎曲應(yīng)變，為x軸正方向上的纖芯的布里淵頻移，為x軸負(fù)方向上的纖芯的布里淵頻移，為應(yīng)變系數(shù)；

15、根據(jù)y軸上的兩根纖芯的布里淵頻移計(jì)算得到y(tǒng)軸的等效彎曲應(yīng)變，相應(yīng)公式為：

16、；

17、其中，為y軸的等效彎曲應(yīng)變，為y軸正方向上的纖芯的布里淵頻移，為y軸負(fù)方向上的纖芯的布里淵頻移。

18、優(yōu)選的，所述根據(jù)所述x軸的等效彎曲應(yīng)變和y軸的等效彎曲應(yīng)變得到所述預(yù)設(shè)測(cè)量段上光纜的曲率，具體包括：

19、根據(jù)所述x軸的等效彎曲應(yīng)變和y軸的等效彎曲應(yīng)變計(jì)算得到所述預(yù)設(shè)測(cè)量段上光纜的曲率，相應(yīng)公式為：

20、；

21、其中，k為相應(yīng)預(yù)設(shè)測(cè)量段上光纜的曲率，r為光纜中纖芯距離光纜中軸之間的距離。

22、優(yōu)選的，所述根據(jù)所述光纜中纖芯的位置排布在光纜截面上設(shè)定方向坐標(biāo)系，具體包括：

23、當(dāng)所述光纜中包括圍繞光纜中軸等距離均勻排布的2b個(gè)纖芯時(shí)，選定任意一個(gè)纖芯以及在光纜截面上與該纖芯相對(duì)于光纜中軸對(duì)稱的另一纖芯在光纜截面上的連線作為x軸，將光纜截面上垂直于x軸的方向作為y軸；

24、其中，b為大于2的正奇數(shù)。

25、優(yōu)選的，所述根據(jù)x軸上的纖芯的布里淵頻移或者x軸兩側(cè)的纖芯的布里淵頻移，得到x軸的等效彎曲應(yīng)變，具體包括：

26、根據(jù)x軸上的兩根纖芯的布里淵頻移計(jì)算得到x軸的等效彎曲應(yīng)變，相應(yīng)公式為：

27、；

28、其中，為x軸的等效彎曲應(yīng)變，為x軸正方向上的纖芯的布里淵頻移，為x軸負(fù)方向上的纖芯的布里淵頻移，為應(yīng)變系數(shù)。

29、優(yōu)選的，根據(jù)y軸上的纖芯的布里淵頻移或者y軸兩側(cè)的纖芯的布里淵頻移，得到y(tǒng)軸的等效彎曲應(yīng)變，具體包括：

30、獲取y軸正方向兩側(cè)對(duì)稱分布的兩根纖芯的布里淵頻移，將所述y軸正方向兩側(cè)對(duì)稱分布的兩根纖芯的布里淵頻移投影至所述y軸的正方向，得到y(tǒng)軸的正方向上的等效布里淵頻移；獲取y軸負(fù)方向兩側(cè)對(duì)稱分布的兩根纖芯的布里淵頻移，將所述y軸負(fù)方向兩側(cè)對(duì)稱分布的兩根纖芯的布里淵頻移投影至所述y軸的負(fù)方向，得到所述y軸的負(fù)方向上的等效布里淵頻移；

31、根據(jù)所述y軸的正方向上的等效布里淵頻移和所述y軸的負(fù)方向上的等效布里淵頻移，得到y(tǒng)軸的等效彎曲應(yīng)變。

32、優(yōu)選的，所述光纜平面曲率監(jiān)測(cè)方法還包括：

33、當(dāng)所述光纜中包括圍繞光纜中軸等距離均勻排布的4a個(gè)纖芯且a為正整數(shù)時(shí)，根據(jù)所述光纜中纖芯的位置排布在光纜截面上設(shè)定互不重合的p個(gè)方向坐標(biāo)系，計(jì)算得到每個(gè)方向坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)測(cè)量段上光纜的等效曲率，獲取p個(gè)方向坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)的等效曲率的平均數(shù)，作為所述預(yù)設(shè)測(cè)量段上光纜的曲率；其中，p為小于等于a的正整數(shù)；

34、當(dāng)所述光纜中包括圍繞光纜中軸等距離均勻排布的2b個(gè)纖芯且b為大于2的正奇數(shù)時(shí)，根據(jù)所述光纜中纖芯的位置排布在光纜截面上設(shè)定互不重合的q個(gè)方向坐標(biāo)系，計(jì)算得到每個(gè)方向坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)測(cè)量段上光纜的等效曲率，獲取q個(gè)方向坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)的等效曲率的平均數(shù)，作為所述預(yù)設(shè)測(cè)量段上光纜的曲率；其中，q為小于等于b/2的正整數(shù)。

35、第二方面，提供一種光纜平面曲率監(jiān)測(cè)裝置，包括至少一個(gè)處理器，以及，與所述至少一個(gè)處理器通信連接的存儲(chǔ)器；其中，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有可被所述至少一個(gè)處理器執(zhí)行的指令，所述指令被所述處理器執(zhí)行，用于執(zhí)行所述的光纜平面曲率監(jiān)測(cè)方法。

36、第三方面，本發(fā)明還提供了一種非易失性計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，該計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令被一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行，用于完成第一方面所述的方法。

37、第四方面，提供了一種芯片，包括：處理器和接口，用于從存儲(chǔ)器中調(diào)用并運(yùn)行存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)程序，執(zhí)行如第一方面的方法。

38、第五方面，提供了一種包含指令的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，當(dāng)該指令在計(jì)算機(jī)或處理器上運(yùn)行時(shí)，使得計(jì)算機(jī)或處理器執(zhí)行如第一方面的方法。

39、第六方面，提供了一種光纜平面曲率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括如第二方面的光纜平面曲率監(jiān)測(cè)裝置，并使用如第一方面的光纜平面曲率監(jiān)測(cè)方法。

40、本發(fā)明提供一種光纜平面曲率監(jiān)測(cè)方法與裝置，通過將光纜進(jìn)行分段監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)每一段光纜中的被選定的纖芯的布里淵頻移，通過在光纜截面上設(shè)置相應(yīng)的坐標(biāo)系方向，并根據(jù)對(duì)應(yīng)纖芯的布里淵頻移計(jì)算得到不同坐標(biāo)方向上的等效彎曲應(yīng)變，從而計(jì)算得到光纜上各個(gè)位置的曲率，獲取光纜的形變程度；利用對(duì)稱性避開常規(guī)計(jì)算中的迭代誤差，極大地簡(jiǎn)化計(jì)算復(fù)雜度，極大的提高了檢測(cè)效率和準(zhǔn)確性；并利用消共模方法，避免光纜旋轉(zhuǎn)和伸縮形變耦合帶來的影響，適用于現(xiàn)場(chǎng)光纜內(nèi)部結(jié)構(gòu)整體發(fā)生未知扭轉(zhuǎn)和伸縮等情形。