[发明专利]用于使用反向传播信号方法定位事件的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于定位诸如侵入受保护的房屋、或与建筑物相关的闯入或其它事件的事件的方法和装置，使得可以确定所述事件的位置。

背景技术

在我们的美国专利6621947和6778717中公开了用于定位事件的装置和方法。通过此参照将这两个专利的内容合并到本说明书中。

上述美国专利中使用的所述系统利用其中提供反向传播信号(counter-propagating)的马赫-泽德(Mach-Zehnder，MZ)干涉仪。通过测量由事件导致的扰动信号的时间差，可以确定沿所述马赫-泽德干涉仪形成的感测设备的所述事件的位置。

于是，当有事件扰动所述系统的MZ传感器部分时，可以使用所述反向传播信号到达所述探测器处的时间差来计算所述MZ传感器上的扰动的确切位置。可以将这种类型的传感器应用于周边或基础结构保安应用，其典型地具有超过50公里的感测距离。

发明内容

本发明的目的是改进上述专利中所公开的系统和方法，以便可以提供所述事件的更确切的位置。

本发明提供一种用于探测和定位扰动的装置，其包括：

至少一个光源；

具有至少一个光学波导的光学系统，所述光学波导具有至少一个探测区域，其中可以发生扰动，而且所述扰动可以在来自所述光源的光学信号在所述探测区域中沿反向传播光学信道穿过所述波导时对该光学信号造成影响；

至少一个分束器(beam separator)，位于所述光源与所述光学系统之间，其中，对所述至少两个反向传播光学信道的每一个，所述分束器将至少两条光束耦合到光学波导中；

至少一个偏振控制器，用于管理所述反向传播光学信道的光学属性，所述偏振控制器调整至少一个所述光学信号在向所述探测区域传播时的光学属性；

至少一个探测器，耦接到所述光学波导并响应于穿过所述探测区域之后的所述光学信号；

数据处理单元，耦接到所述探测器，所述数据处理单元用于根据在所述探测器处出现扰动的影响的时间差来定位所述探测区域内扰动的位置；以及

反馈控制，耦接到所述光学系统以及至少一个所述偏振控制器，其中所述反馈控制和所述偏振控制器被配置为通过下述至少其中之一使信噪比最大化并使对所述时间差的偏振贡献最小化：寻求沿所述反向传播光学信道的偏振相位变换之间的预定关系；使所述光束的干涉点处的强度的峰值摆动最大化；以及改变偏振的输入状态以测试或调整关于所述反向传播信道的所述偏振变换之间的平衡。

本发明还提供一种用于探测和定位扰动的方法，包括：

建立光学系统，该光学系统包括沿至少一个其中可以发生扰动的探测区域伸展的至少一个光学波导，以影响从至少一个光源沿反向传播光学信道传播到探测器的光学信号；

将所述至少一个光源分离为至少两个光束，并将该至少两个光束耦合到所述反向传播光学信道的每一个中；

使用偏振控制器管理所述反向传播光学信道中的光学属性，以改变至少一个所述光学信号在向所述探测区域传播时的光学属性；

探测穿过所述探测区域之后的光学信号，并确定穿过所述探测区域之后所述扰动的影响在各个反向传播信道中出现的时间差；

根据所述时间差计算并在所述探测区域中定位所述扰动发生的位置；

其中，所述管理光学属性包括向偏振控制器提供维持信噪比并使对偏振效应导致的所述时间差的贡献最小化的控制信号，包括下述至少其中之一：

寻求沿所述反向传播光学信道的偏振相位变换之间的预定关系；

使所述光束的干涉点处的强度的峰值摆动最大化；以及

改变偏振的输入状态，以测试和调整关于所述反向传播信道的所述偏振变换之间的平衡。

本发明还提供一种用于探测和定位影响光学系统的扰动的改进方法，所述光学系统包括沿至少一个其中可以发生扰动的探测区域伸展的至少一个光学波导，以影响从至少一个光源沿反向传播光学信道传播到探测器的光学信号，其中，将所述至少一个光源分离为至少两个光束并将该至少两个光束耦合到所述反向传播光学信道的每一个中，在所述光束穿过所述探测区域之后探测所述扰动的影响并确定时间差以用于计算所述探测区域中的扰动的位置，其中，所述改进包括：

使用偏振控制器管理所述反向传播信道中的光学属性以改变至少一个所述光学信号在向所述探测区域传播时的光学属性，其中所述管理包括向偏振控制器提供维持信噪比并使对偏振效应导致的所述时间差的贡献最小化的控制信号，包括下述至少其中之一

寻求沿所述反向传播光学信道的偏振相位变换之间的预定关系；