超强激光科学卓越创新简报

(第五百二十五期)

2024年6月13日

上海光机所在基于分布式声波传感的长距离声敏光缆姿态感知技术上取得进展

近日，中国科学院上海光学精密机械研究所空天激光技术与系统部，中国科学院空间激光信息传输与探测技术重点实验室团队，提出一种基于分布式声波传感技术（DAS）的长距离声敏光缆姿态感知方法，为海洋分布式水听器拖曳阵阵型校正、大尺寸结构形状探测提供了一种新思路。相关研究成果以Distributed shape detection for an acoustic sensitive optical cable with DAS 为题发表于Optics Letters。

声敏光缆在水声探测、目标定位等海洋应用领域发挥着越来越重要的作用，但是其姿态在水流、载具运动等作用下不断变化，给水声增强和阵列处理带来了极大困难。因此，实现长距离声敏光缆姿态感知有着极其重要的意义。

研究团队提出了一种基于DAS的长距离声敏光缆姿态感知技术。利用已知位置的辅助声源阵列，精确获取每个光缆单元和辅助声源阵列的位置关系，并提出自适应峰值寻峰算法解决实际环境下声波混响的峰值畸变难题；充分发挥DAS的易于大规模组网、阵列可灵活重构等独特优势，获得整条声敏光缆的实时姿态。验证实验表明，在空气环境下该技术可以实现声敏光缆的姿态感知，三维定位精度为6.53厘米。该成果提供了一种新型的结构姿态感知方式，具有适用结构尺寸大、探测密集高、布设方便灵活等优势，有望解决拖曳阵姿态校正等难题，将在水声探测、海洋安全等领域中发挥重要作用。

相关研究得到了国家自然科学基金、上海市启明星计划、中国科学院青年创新促进协会等的支持。

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图 1 原理示意图

图 2 (a)单点高精度定位结果 (b) U形缆形状探测结果