光纤探测与测距(FiDAR)——永久、持续边境监控的战力倍增器
无论边境是开放状态还是设有实体屏障,要实现对边境活动的有效监控,都需要在其全线范围内实现无缝、持续的监测。若完全依赖摄像机和雷达,由于长距离部署的高昂成本以及长期维护需求,这在实际中难以实现。陆地或空中巡逻只能提供间歇性覆盖,且易被试图越境人员发现并规避。光纤探测与测距(Fiber Detection and Ranging, FiDAR)技术借鉴声呐与雷达的原理,利用光纤信号处理方法,能够以低成本实现隐蔽、远程、全线覆盖、持续的边境监控,并具备高探测概率及低误报率。
FiDAR 系统的工作原理
✅ FiDAR 系统利用埋设在地下的光纤通信级光缆中的标准光纤,探测光缆周边的活动。具体过程如下:
✅ 系统向光纤注入光脉冲,光信号沿光纤传播时,部分光会发生瑞利后向散射(Rayleigh Backscattering)。
✅ 这些后向散射信号被采样,根据时间延迟切分成对应光缆不同位置的独立通道,再转换为声学信号。
✅ 整条光缆由此相当于成千上万个独立且同步采样的 “微型麦克风” 组成的线性阵列,可捕捉并定位车辆、人员、攀爬、剪切围栏、挖掘等感兴趣目标(IoI) 活动产生的微弱振动信号。
ONYX™ 传感单元:业内领先的 FiDAR 系统
由 Sintela 公司研发的 ONYX™ 传感单元是业内领先的 FiDAR 系统,已被美国国土安全部海关与边境保护局(CBP)选用于其线性地面探测系统(LGDS)项目,部署在美墨西南边境沿线,同时也被用于其他国家关键基础设施的周界防护监测。
核心性能参数
⭘ 典型部署中,可同时测量与分析两条各 50 km 的光纤,实现总计 100 km 的连续监测,通道间距小于 10 m,相当于提供 10,000 个无缝覆盖的独立探测通道。
⭘ 每个通道的声学带宽范围从数毫赫兹到 1,000 Hz,光纤末端仍具备足够灵敏度以探测并识别常见 IoI 活动。
部署方式
⭘ 通常采用机架式安装,置于靠近边境但适当后撤的仪器机房或出入境检查点,通过前端与光纤连接。
⭘ 光缆可固定在围栏上,或按最佳实践建议,通过振动电缆犁埋设在围栏旁 0.25–0.75 m 的地下。
⭘ 边境部署多采用双冗余结构:主光纤距围栏 1 m 左右埋设,副光纤与其平行铺设、相隔数米。
⭘ 采用全介质光缆(All-dielectric cable)时,经一段时间风化后几乎不可见,且无法通过电子对抗手段规避;合理选择光缆类型和埋设方式时,系统不仅可探测地表活动,还能探测地下隧道挖掘活动。
⭘ 若光缆沿附近道路或小径部署,可扩展监控范围,探测非法移民移动轨迹及接应车辆的行驶路线。
信号处理与智能联动
⭘ 复杂环境下的精准识别:安静环境中目标信号易区分,而背景噪声复杂时,需结合启发式算法(heuristic algorithms)与机器学习从噪声中识别 IoI。其机器学习模型通过全球 ONYX™ 传感单元持续采集并标注训练数据,不断优化,实现高精度检测、定位与分类,同时保持极低误报率。
⭘ 与监控摄像机联动:凭借内置高性能 AI 计算平台,可控制和处理符合 ONVIF 标准的监控摄像机视频流。检测到 IoI 活动时,会向最近的摄像机发送 “slew-to-cue” 指令,使其快速对准目标位置;通过视频分析直接在 ONYX™ 内完成 IoI 视频分类,并将视频流与分类标记、声学检测及分类结果同步,实现高置信度的实时检测与识别。
更多博客视频内容
基于连续波强度动态自扫光纤激光器的光频域反射系统中的信号处理
我们报告了一种基于连续波掺铒自扫光纤激光器的光频域反射仪 (OFDR) 系统的开发。在本文中,我们研究了 OFDR 系统中输入数据处理程序对所得反射图和噪声水平的影响。具体而言,我们应用了几种类型的信号平均(时域和频域)和傅里叶分析。我们证明,频域平均可用于评估与瑞利光散射 (RLS) 相关的局部散射振幅的绝对值,瑞利光散射与散射信号对光纤中微观不均匀性的干扰有关
发布日期:2025-10-17分布式光纤传感(DAS)在周界安防领域的 “隐形卫士”
在安防技术快速发展的今天,周界安防作为安全防护的第一道防线,其重要性不言而喻。从传统的红外对射、振动电缆,到现代的微波雷达、视频监控,技术迭代始终围绕着 “更精准、更可靠、更智能” 的目标。而分布式光纤传感(DAS)技术的出现,正以其独特的优势,成为周界安防领域的 “隐形卫士”,为各类敏感区域构建起全天候、无死角的安全屏障。
发布日期:2025-10-16光纤激光器的基本原理
在现代工业加工、医疗设备、通信技术等领域,光纤激光器凭借其高功率、高稳定性、小型化等优势,逐渐取代传统激光器成为主流技术。要理解这一 “光的精密工具” 为何能实现高效能量转化与精准光束控制,需从其核心结构、工作原理及关键物理过程展开分析。
发布日期:2025-10-15什么是啁啾调制算法(Chirp Modulation Algorithm)
在分布式光纤传感(DAS, Distributed Acoustic Sensing)系统、雷达测距以及光通信等领域中,啁啾调制(Chirp Modulation) 是一种极为关键的信号调制技术。它通过在时间上连续改变信号频率,实现对信号的编码与优化,从而提高系统的分辨率、抗噪性能和信号处理效率。
发布日期:2025-10-13了解 LoRa PHY(长距离物理层)
LoRa PHY(长距离物理层)是一种非常激动人心的通信技术,它基于线性调频扩频 (CSS) 调制和频移键控 (FSK) 调制。它是 Semtech 拥有专利的专有物理层方法。另一方面,LoRaWAN 是一种基于 LoRa PHY 构建的低功耗广域网 (LPWAN) 协议。LoRa 的一些优势包括:
发布日期:2025-10-11基于分布式光纤传感技术的混凝土桥梁健康监测
在现代基础设施维护领域,桥梁结构的安全监测已成为保障交通生命线畅通的关键环节。特别是对于长期服役的混凝土桥梁,如何实时掌握其结构状态、及时发现潜在损伤,是工程界面临的重要挑战。
发布日期:2025-10-10