南京大学邹宁睦获国家专利权
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龙图腾网获悉南京大学申请的专利一种基于光计算的分布式光纤传感事件识别方法及装置获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119124233B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-17发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411147327.1,技术领域涉及:G01D5/353;该发明授权一种基于光计算的分布式光纤传感事件识别方法及装置是由邹宁睦;冯明伟;邸康健;张益昕;张旭苹;于福浩;江伟设计研发完成,并于2024-08-21向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于光计算的分布式光纤传感事件识别方法及装置在说明书摘要公布了:本发明涉及一种,基于光计算的分布式光纤传感事件识别方法及装置,涉及光纤传感事件识别技术领域。本发明通过相干探测型φ‑OTDR系统采集分布式传感信息的二维时频信号,在光路上采用光计算实现对传感事件的精确识别。光计算包含光卷积操作与光全连接操作,二维时频信号经过处理变成一维张量,通过光强幅值调制器和可编程多波长激光器阵列的配合,将神经网络权重加载到光上,从而完成光神经网络计算,最终得到四个波长的相应光强度,实现传感事件的精确识别。本发明通过光计算处理传感信号,避免了对电子计算资源的依赖,提高了传感系统的响应速度和抗干扰能力;同时,通过分布式处理,增强了系统的故障容错性和可靠性。
本发明授权一种基于光计算的分布式光纤传感事件识别方法及装置在权利要求书中公布了:1.一种基于光计算的分布式光纤传感事件识别方法,其特征在于,所述方法包括分布式传感信息处理部分、光卷积计算部分和光全连接计算部分: 分布式传感信息处理部分包括: 1通过光纤传感系统获得沿光纤长度的相位信息,并将其解调为二维时频信号,相位变化的幅度映射到灰度图的亮度上,其中灰度级别表示相位变化,输出C通道的图像信号,并将含有传感信息的图像信号分成多个C通道的H×W图像; 2采用改进的引入注意力机制和高效检测头的YOLOv8微观检测框架对图像信号中含有传感事件的敏感区域进行定位和裁剪,模型输入的图像尺寸为[C1,H1,W1],输出的图像尺寸为[n,C2,H2,W2],其中n为裁剪事件数; 3将其尺寸为[C2,H2,W2]图像转换为单通道的灰度图,通过双线性插值将每个灰度图的尺寸缩小为36×36; 光卷积计算部分包括: 1根据卷积核大小以及步长要求,将36×36的二维图像信号展开成一维张量; 2将一维张量发送至微处理器,原始数据通过任意波形发生器转化为相应的电压波形,并驱动光强幅值调制器; 3将卷积核的数值以及对应的权重发送至微处理器,通过产生相应的电信号调制可编程多波长激光器阵列; 4将不同波长的光复用到单根光纤中,输出至光强幅值调制器,已经被加载上卷积核因子的光信号进入调制器后被调制; 5光开关选择光卷积通道,将相乘后的光信号输出至单模光纤中,单模光纤让每个波长的时域波形之间产生一个bit的时间延迟,通过第二光电探测器探测不同时域下光的强度,从而完成光卷积的相加; 6多路并行数据采集卡采集光卷积后的信号输出至计算机,还原成特征图; 光全连接计算部分包括: 1将激活后的一维张量发送至微处理器,微处理器产生对应的时域波形控制光强幅值调制器; 2将全连接的权重发送至微处理器,微处理器产生相应的电信号对可编程多波长激光器阵列进行调制,控制微处理器同步发出展平后的一维张量至任意波形发生器,任意波形发生器产生相应的时域波形至光强幅值调制器; 3将不同波长的光复用到单根光纤中,输出至光强幅值调制器,光强幅值调制器对复用后的光进行调制,将一维张量信号加载到不同波长的上,实现光全连接的权重加载; 4光开关选择光全连接通道,将权重加载后的光信号输出至波长解复用器中,分离出多个波长的光,探测不同波长光的强度,并转成电信号输出至计算机中,通过时间上的累加,得到不同光波长的强度; 5根据不同光波长的强度,实现对传感事件的分类,传感事件为:背景、敲击、行走和栅栏,可编程多波长激光器阵列的波长为4个波段,光强越高代表对应传感事件发生概率越高,光强最高的波段对应预测结果。
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