上海光学精密機械研究所（SIPM）、分散音波センシングに基づく長距離音響光ファイバーケーブル姿勢センシング技術で進歩を遂げる

最近、中国科学院（CAS）上海光学精密機械研究所（SIPM）宇宙航行レーザー技術システム部とCAS宇宙レーザー情報伝送および検出技術重点研究室（KLTIDT）のチームが、分散音波センシング（DAS）に基づく長距離音響感度光ファイバーケーブル姿勢検知法を提案しました。これは、海洋分散型ハイドロフォントレーリングアレイの較正と大型構造物の形状検出に新しいアイデアを提供します。関連する研究結果は、「DASを備えた音響感度光ケーブルの分散形状検出」というタイトルでOptics Lettersに掲載されています。
音響感度光ケーブルは、水中音響検出や目標位置特定などの海洋アプリケーションでますます重要な役割を果たしていますが、その姿勢は水流や搬送波の動きの影響を受けて継続的に変化するため、水中音響の強化やアレイ処理に大きな困難が生じます。そのため、長距離音響光ファイバーケーブルの姿勢検知を実現することは非常に重要です。
研究チームは、DAS に基づく長距離音響光ファイバーケーブル姿勢検知技術を提案しています。補助音源アレイの既知の位置を使用して、各光ファイバー ユニットと補助音源アレイとの位置関係を正確に取得し、適応型ピーク探索アルゴリズムを提案して、実際の環境での音響残響のピーク歪みの問題を解決します。DAS の大規模なネットワーク化が容易であること、アレイを柔軟に再構成できることなどの独自の利点を十分に発揮して、音響感度光ファイバー ケーブル全体の姿勢をリアルタイムで取得します。検証実験では、この技術により空気環境下で音響感度光ファイバー ケーブルの姿勢検知が実現でき、3 次元の位置決め精度は 6.53 cm であることが示されています。 この結果は、適用可能な構造サイズが大きく、検出密度が高く、展開が便利で柔軟であるなどの利点を持つ新しいタイプの構造姿勢検知方法を提供し、曳航アレイ姿勢補正の困難な問題を解決することが期待されており、水中音響検出、海洋安全などの分野で重要な役割を果たすことになります。
関連する研究は、中国国家自然科学基金、上海Qi-Starプログラム、中国科学院青年イノベーション推進協会によって支援されています。

図1 原理の概略図

図2 (a) 単一点高精度位置特定結果 (b) U字型ケーブル形状検出結果