交通感测与监控设备的制作方法

专利名称：交通感测与监控设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于感测和监控交通的设备和方法，所述交通尤其是但 不限于公路交通。例如，本发明也可以应用于感测和监控铁路交通或者 跑道上的飞行器。
背景技术：
能够感测和监控一段公路上的或者多车道高速公路上 一段车道上的 机动车辆是有用的，因为它允许检测公路的拥挤部分。这种检测允许提 前提醒司机存在这样的部分，避免进一步的交通堵塞。如果所述感测和 监控足够详尽，那么这种才全测还允许管理部门合理地利用可用的公路资 源。例如，当高速公路的一部分的车道变得拥挤时，可以使得硬路肩可 供驾驶员行驶。从长远来看，有关交通密度的详尽信息对于更新或改善 现有公路以及建设新公路的长期规划是有利的。目前，用于感测和监控公路交通的设备仅仅提供有关沿着公路的交 通状况的少量信息，这归因于当前的交通感测与监控设备的造价和有限的范围。CCTV系统仅能提供大约50m距离上的交通的清晰视图。感应环 传感器(inductive loop sensor)只能提供某点处的信息，并且一般 只是以连续传感器间隔相对较大距离(例如500m)安装在公路中，因为 更高线性密度的传感器异常昂贵。其原因在于，每个感应环传感器要求 单独的处理电子器件和电源。这些类型的设备只有在它们以短区间间隔 从而以高价安装的情况下才能提供有效公路管理所需的详尽的信息类 型。以短区间间隔安装这些系统还引起因采用大量硬件带来的高维护成 本。在感应环传感器的情况下，存在的其他问题是与频繁安装相关联的 高安装成本。当前的交通感测与监控设备只能提供每单位公路长度的高等级交通 信息，且其购买、安装和维护成本高。发明内容本发明的目的是改善这些问题中的至少一个。依照本发明的第一方 面，这个目的是通过包括一段长度为1的光纤和被设置成向该段的输入 端引入一 系列脉冲对的装置的交通监控设备来实现的，这些脉冲对的每 一个都包括具有频差n的第一和第二辐射脉冲，并且第二脉冲相对于第 一脉沖延迟的延迟量为t,所述设备还包括光电探测器，该光电探测器 被设置成检测在所述光纤段内向输入端瑞利后向散射的辐射并且对此 响应而产生输出信号。使用时，该光纤段被布置在用于承载车辆的表面 上或表面下以便使用该表面的车辆的重量可以作用在所述段上。位于该 光纤段一个区段上的运动车辆导致光电探测器的输出信号的频率偏离 值D,从而指示在该区段上存在运动车辆，该区段由其处每个脉冲对的 笫 一和第二脉冲的相应部分瑞利后向散射使得它们同时到达光电探测器的位置所定义。本发明的设备允许监控相对较长距离的(例如)公路 的任何区段，例如数公里。与提供和本发明的设备一样的空间分辨率的 一系列感应环传感器的布置相比，该光纤段的布置是简单的。此外，该 光纤段是无源的，因而无需维护。与使用从沿着该光纤段的不同位置瑞 利后向散射的单一频率的辐射以通过干涉测量法在光电探测器处产生 信号的情况相比，使用不同频率的辐射脉冲以产生差拍信号允许更简单 地并且在更高的信噪比下地对该信号进行后续处理。该光纤段可以是数公里。为了在更长距离上提供交通感测和监控， 可以安装所述设备的若干单元，其各自的光纤段邻接地设置或者接近邻接地设置。在诸如高速公路或超级公路之类的每车行道(carriageway) 具有多条车道的公路的情况下，可以在每条车道下面安装所述设备的单元。光纤l殳可以:故查询(interrogate)的最大速率为v/21,因为21/v 是脉沖在该光纤段内往返所需的时间，其中v为光纤中的脉冲速度。脉沖对中各脉冲之间的延迟T决定了沿光纤段的位置之间的距离 vt/2,在这些位置处，给定脉冲对的脉冲的相应部分被瑞利后向散射， 使得这些部分同时到达光电探测器。优选地，将t设为某个值，使得vt/2 基本上相当于待感测的一般车辆的长度。于是，光电探测器在每个脉冲 对进入光纤段之后的特定时间的输出信号提供了在对应于该特定时间优选地，所述设备还包括查询系统，该查询系统;波设置成通过在每个脉冲对的第一脉沖进入长度为1的光纤段之后的特定时间t。采样光电 探测器的输出信号来获得一组信号样本，并且处理这些信号样本以产生 与由所述样本组成的信号的频率或相位对应的输出信号。这允许在相当 长的时间段内监控对应于该特定时间的光纤段的区段。为了避免与在监控公路的特定区段时可能偶尔出现的低后向散射关 联的问题，该查询系统优选地被设置成通过在每个脉冲对的第一脉沖进入长度为1的光纤段之后的诸如t。-At、 t。和U+At的时间采样光电探 测器的输出信号来获得多组信号样本，并且处理具有与频率约为D的最 大信号对应的样本的那个样本组。此外，该查询系统可以被设置成在第 二组的样本对应的信号超出第一组的样本对应的信号至少预定量时，将 被处理的组从笫一组改变成第二组。这降低了改变被处理的样本组的频 率，并且从而减少了输出信号中不连续性的出现。为了避免在输出信号中出现不连续，优选地设置查询系统，使得当 把被处理的组从第 一组改变成第二组时，两个组均被处理一段时间以便 产生第一和第二输出信号，该查询系统进一步被设置成计算第二和第一 输出信号之差并且对第二输出信号施加对应的偏移以便减少第 一和第 二输出信号之间的任何不连续性。优选地，所述一段时间不比计算所述 差值所需的时间长，从而有效地利用处理资源。优选地，At^c/10，使得产生光电探测器输出(差拍)信号的光纤段 区段与起初打算要查询的区段的偏移不超过该区段长度的1/10。这避免 了查询与起初打算要查询的区段距离相当远的光纤区段，从而避免了检 测另 一车辆或者根本不检测车辆。为了监控其中每个位置对应于光纤段不同区段的各个位置处的行车 交通，可以将查询系统设置成通过在每个脉冲对的第 一脉冲进入长度为 1的光纤段之后的多个时间中的每个时间采样光电探测器的输出信号来 获得多组信号样本，并且处理每组的样本以便产生其中每个输出信号与 由给定组的样本组成的信号的频率或相位对应的相应输出信号。优选 地，连续的时间在时间上隔开至少vt/2以{更避免光纤的相邻#:查询区 段的重叠。光纤段优选地是一段标准光纤，因为与其他商业上可得到的光纤相 比，这种光纤具有低的光损耗并且从而允许在比如5km或更长的长距离 上进行交通监控。在光纤段的第一区段上车辆的存在有时可能引起来自位于该第一区 段和该光纤段远端之间的第二区段的虚假信号，即在监控光纤的第二区纤的第二区段中的辐射也被相位调制。如果该光纤段是一段极:保持光 纤，并且被设置成将所述脉冲对系列？I入到该光纤段的输入端的装置被 设置成向所述光纤段发送极化脉冲对，使得单独的脉沖沿该光纤段的主 轴被极化，那么这个问题就得到改善(如果有的话)。被设置成将 一 系列脉冲对引入光纤段的输入端的装置可以包括第一和第二声光调制器(AOM)，所述声光调制器被设置成接收至少部分相干的辐射并且分别输出频率为Cd的第一辐射脉沖和频率为Oh的笫二辐射脉冲，用于相对于第一脉沖延迟第二脉沖的装置以及用于将这些脉冲 耦合到光纤中的装置，其中0)!-C02-Q。方便地，所述设备包括激光器和被设置成分别将激光器输出的第一 和第二部分输入到第一和第二 AOM的装置。激光器可以是连续波激光器，所述AOM被设置用于同步操作，并且用于相对于第一脉冲延迟第二脉沖的装置包括光纤延迟环。当所述脉冲对系列的消光比(即单个脉冲的强度与输入到脉沖对之 间的光纤段的辐射强度之比)大于T/^时，达到本发明设备的最佳操作， 其中T为脉冲对之间的时间间隔，^为单个脉沖的持续时间。AOM—般 提供大约50dB的消光比以及50ns的最小脉沖持续时间。因此，对于以 最大可能速率(20kHz)查询的5km长的光纤段而言，AOM的消光比超出 上面定义的最小值大约两个数量级。然而，50ns脉冲导致10m的空间分 辨率，这在某些情况下大得不可接受。为了产生更短的脉冲同时保持令 人满意的消光比，所述设备优选地还包括光学调制器，该光学调制器被 设置成接收连续波激光器的输出并且输出脉冲调制的辐射到所述输入 装置，使得每个AOM接收调制器输出的每个脉沖的一部分，并且其中每 个AOM被设置成在包括被输入到它的脉冲的时间窗之外增大该脉沖的消 光比。通过这种方式，可以将由这些AOM提供的高消光比与使用其他类 型的光学调制器可以获得的短脉冲持续时间结合起来，所述光学调制器 例如集成光学调制器或者半导体光学放大器。在连续波激光辐射被直接施加到AOM的输入的情况下，用于相对于每个脉沖对的第一脉冲延迟其第二脉沖的装置可以包括用于异步操作
这些AOM的装置，作为对采用光纤延迟环的可选方案。
对脉口沖激光器的输出脉;中进行划分以给出:时被发送到相应的同;操
作的AOM的两个部分，采用光纤环来相对于其他AOM延迟某个AOM的输 出。可选地，所述部分中的其中之一在输入到AOM之前可以由光纤环延 迟，这些AOM是异步操作的。
也可以通过使连续波激光器的输出辐射穿过设置成以两个不同频率 产生脉冲的单个AOM来产生这些脉沖对。
选地位于40kHzsQ^40MHz的范围内。对于光电4果测器而言，光电二才及管 是一种便利的选择。
与本发明第一方面相对应，本发明的第二方面提供了一种感测和监 控交通的方法，该方法包括以下步骤
(i) 在用于承载车辆的表面的上面或下面提供一段光纤，使得使用 该表面的车辆的重量可以作用于所述光纤段；
(ii) 将一系列脉冲对引入该光纤段的输入端，这些脉冲对中的每 一个都包括第一和第二辐射脉冲，其频差为Ci并且第二脉冲相对于第一 脉冲延迟的延迟量为t;以及
(iii )检测在该光纤段内朝该输入端瑞利后向散射的辐射，对其响 应而产生输出信号。


下文仅通过举例的方式并且参照附图描述了本发明的实施例，在附 图中
图1示出了本发明的第一示例交通感测与监控设备； 图2示出了图1的设备中使用的脉沖形状； 图3示出了本发明的第二示例交通感测与监控设备； 图4示出了在图3的设备中使用的脉冲形状。
具体实施例方式
在图1中，由IOO从总体上示出的本发明第一示例交通感测与监控设备包括连续波激光器102;声光调制器(AOM) 104、 106;具有带近 端115和远端121的感测部分112的光纤111;光电探测器108 (例如 光电二极管)；以及查询系统110,该查询系统4皮设置成获取光电探测 器输出信号的样本并且处理这些样本以产生输出信号。激光器102的光 输出耦合到光纤103。光纤107通过耦合器119耦合到光纤103。光纤 103、 107分别输入到AOM 104、 106。 AOM 104、 106的输出分别耦合进 光纤lll、 109,并且光纤109在位置113处耦合到光纤111。由于光纤 111的24m延迟环105,因而AOM 104和位置113之间的光程大于AOM 106 和位置113之间的光程。光纤111的感测部分112长度为5km。光纤117 耦合到感测部分112的近端115,使得由瑞利后向散射在感测部分112 内回射(retro-reflected)的辐射纟皮耦合进光纤117。光纤117耦合到 光电^:测器108。布置系统IOO，其中光纤111的感测部分112位于乂> 路的车行道(未示出)之下并且基本上平行于车行道。为了在长距离公 路上感测和监控交通，可以采用感测光纤部分邻接或者接近邻接的若干 组所述设备。
设备100的操作如下。通过耦合器119将从激光器102输出并且耦 合进光纤103的辐射划分成两个部分。各个部分被输入到AOM 104、 106。 AOM 104操作来将输入到它的连续波辐射转换成脉冲调制的并且经过频 移的频率为oh的耦合进光纤111的辐射。AOM 106类似地操作来将脉冲 调制的、经过频移的辐射耦合进光纤109,但是施加的频移超过由AOM 104施加的频移，从AOM 106输出的辐射频率为oh,其中Oh-co2=。的量 级为数百kHz。从AOM 106输出到光纤109的脉沖在113处耦合进光纤 111。延迟环105长度为24m,使得从AOM 104输出的脉冲相对于从AOM 106输出的脉冲被延迟大约120ns。(光纤内的脉冲速度v约为 2xl08m/s )。 AOM 104、 106以20kHz的重复速率产生脉沖对，使得每50^is 由一对脉冲查询光纤111的感测部分112,每个脉冲对中的脉沖频差为 数百KHz，其相对延迟约为120ns。
图2为针对引入到光纤111的感测部分112的两个脉冲对的强度与 时间关系的曲线图。各个脉冲的持续时间Tw为50ns。 AOM 104、 106提 供5 0dB的消光比。
再次参照图1，沿光纤111的感测部分112的距离用x表示，感测 部分112的近端115位于x=0处。如果光纤117的长度可以忽略，那么在一对脉冲的笫一脉沖进入感测部分112的近端115之后的时间t,光 电探测器108检测到从位置Xl=vt/2沿光纤部分112瑞利后向散射的(频 率为Oh的)第一脉冲的一部分，并且同时检测到从位置x产v(t-t)/2瑞 利后向散射的该脉冲对的(频率为C02的)第二脉沖的一部分，其中 t=120ns为该脉冲对的脉沖之间的延迟。(在第一脉冲的所述部分^皮后 向散射之后时间t/2,第二脉冲的所述部分被后向散射。)这两个后向 散射的位置之间的光纤区段长度约为12m (-xi-x2=vt/2)。如果感测部 分112在x,和X2之间的12m区段上的12m公路区段上不存在运动车辆， 那么光电探测器108向查询系统110输出频率为Q的差拍信号。查询系 统110在每个脉冲对的第一脉冲通过位置113之后的时间t采样光电探 测器输出信号，并且处理这些样本以便产生与由这些样本组成的信号的 频率或相位对应的输出信号。如果在所述12m公路区段上存在运动车辆， 那么感测部分112在和x2之间的对应12m区段的光程长度因为施加在 该区段上的压力改变而被调制。这导致从Xl瑞利后向散射的辐射的相位 调制以及伴随的从光电二极管10 8输出的差拍信号的频率与所述值Q的 偏移。查询系统IIO从而根据由光电探测器输出信号的样本组成的信号 的频率偏移推断Xi和X2之间的 12m公路区段上运动车辆的存在，每个 样本是在每个脉冲对的第一脉沖通过位置113之后的相同时间t获得 的。如果不存在该信号的频率与所述值Q的偏移，那么这意味着要么在 所述公路区段上不存在车辆，要么存在静止车辆。
例如，为了监控x-2488m和x=2500m之间的12m />3各部分，查询系 统IIO被设置成在每个脉沖对被引入感测部分112的近端115之后大约 25ps采样光电探测器输出信号。被监控的这个特定的12m公路区段可以 通过改变在每个脉冲对的第 一脉冲通过位置11 3之后采样光电探测器输 出信号的时间来加以改变。查询系统110也可以被设置成在每个脉沖对 被引入感测部分112之后的多个时间的每一个采样光电探测器输出信号 以便产生成组的样本，每组样本对应于光纤段112的不同的12m区段， 从而对应于不同的12m公路区段。然后，处理每组样本以便找出与每组 样本对应的信号的频率或相位。同样，根据与特定組的样本对应的信号 的频率或相位推断在与该组对应的12m/^路区段上运动车辆的存在。
如果要求光纤111的部分112长度为5km或者更长，那么光纤111 优选地由标准光纤制成，因为这种光纤在任何商业上可得到的光纤的每
1单位长度上具有最低的损耗。
因为单个脉沖的长度VK在光纤lll的部分112内，所以单个脉冲的 持续时间Tw决定了设备100的最小空间分辨率。Tw优选地不短于给出希 望的空间分辨率所需的长度，因为减小L也就降低了从部分112内的给
定位置瑞利后向散射的一部分脉冲的能量。AOM可以产生的最小脉沖持 续时间约为50ns，不过AOM提供了量级为50dB的良好的消光比。
由于辐射从感测部分112的近端115行进到远端121并且返回所花 的时间约为50ps,因而^^冲可以20kHz的最大速率查询感测部分112， 但是如果需要也可以使用较低的查询速率。最小查询速率取决于光纤 111的部分112的由交通引起的调制的幅度和频率。
不是使用延迟环105来相对于每个脉冲对的脉冲中的其中一个脉冲 延迟另一个脉冲，可以将AOM 104、 106设置用于重复的异步操作，即 4吏得在每个才喿作循环中，AOM 104在AOM 106开始接通之后的120ns开 始接通。可选地，激光器102可以是脉冲激光器，激光器102的输出脉 冲在119处被划分，并且AOM 104、 106被同步操作。
参照图3,由200从总体上示出了本发明的第二示例交通感测与监 控设备。标记与设备100的部件对应的设备200的部件的附图标记与标 记图1中对应部件的附图标记相差的值为100。设备200的基本功能与 图1的设备100的基本功能相同。设备20G包括连续波激光器202以及 -故设置成以20kHz的重复速率(即5km感测部分212的最大查询速率) 产生持续时间为10ns的脉沖的集成光学调制器(IOM) 214。 10NU14提 供大约30dB的消光比。耦合器219对由、IOM 214输出的单个脉冲进行 划分以便产生传送给相应AOM 204、 206 ^^t冲部分。每个AOM2(M、 206 操作来在以由IOM 214产生的每个10ns脉冲为中心、持续时间为50ns 的时间窗之外，将输入到它的辐射的强度进一步降低50dB。光纤211具 有10m的延迟环205,其相对于同时从AOM 206输出的对应脉沖将从AOM 204输出的脉冲延迟50ns。从而，查询系统21 (H全测在光纤211的感测 部分212的对应5m区段上的5m公路区段上的运动车辆。
图4为针对引入到光纤211感测部分212的两个脉沖对的强度与时 间关系的曲线图。连续的脉冲对在时间上隔开50^s。在脉冲对的各脉冲 之间，IOM 214提供了 30dB的消光比，但是在连续的脉冲对之间，IOM 214 和AOM 204、 206的联合作用提供了 80dB的消光比。IOM 214和AOM 204、206的组合允许短脉冲持续时间与高消光比组合。
在设备200中，光纤211可以是极化保持光纤，使得由感测部分212 的第一区段检测到的运动车辆并不引起在与位于光纤211的感测部分 212的第一区段和远端221之间的感测部分212的笫二区段对应的5m公 路区段上车辆的虛假检测。在这种情况下，必须对引入到光纤211的感 测部分212中的脉冲进行极化并且将其发送到部分212,使得它们沿部 分212的主轴之一^L极化。可以对图1的设备100进行类似的修改。
有时，感测部分212的特定区段可能引起瑞利后向散射的辐射，该 辐射太弱而不能提供有用的光电探测器输出信号。为了在监控位置 Xl=vt。/2和x2=v (t。-i;) /2之间的特定的5m公路区段时克服这一潜在的问 题，可以将查询系统210设置成除了在每个脉冲对进入部分212之后的 时间t。之外，还在时间t。士At采样光电探测器输出信号。这些时间对应 于位于位置x3=v(t+At)/2 、 x4=v(t+At-t)/2以及x5=v(t-At)/2 、 x6=v(t-At-t)/2之间部分212的区段。位置x3、 X4和x" X6定义了感测 部分212的5m区段，其与由Xi和X2定义的5m区段偏移了 ±vAt/2。因此， 为了监控与位置Xi和X2之间的区段偏移大约士lm的5m区段，将查询系 统210设置成在每个脉冲对进入感测部分212之后的t。土10ns采样光电 探测器输出信号。在每个脉沖对进入部分212之后的时间t。-At获得的 光电探测器输出信号样本形成第一组样本。在时间t。和t。+At获得的样 本形成第二组样本和第三组样本。在这种操作模式下，将查询系统210 设置成连续监控所述三组样本并且处理具有与频率约为Q的最大信号 对应的样本的那个组。可选地，可以将查询系统210设置成仅在第二组 样本对应的信号比第一组样本对应的信号超出至少预定量并且具有大 约Q的频率时，将^L处理的样本组从第一组改变成第二组。
当被处理的样本组从第一组改变成第二组时，为了减少查询系统 210的输出信号中不连续性的出现，可以对两个组处理一定时间l殳以便 产生两个输出信号。在这种情况下，将查询系统210设置成计算这两个 输出信号之差并且将对应的偏移施加到第二输出信号，以便在被处理的 组改变时减少系统210的输出信号中的任何不连续性。
可以由脉冲激光器替换连续波激光器202和I0M214, A0M 204、 206
提供频移或者频移和脉冲缩短，如上所述。
作为对布置在该表面下的可选方案，可以将光纤111、 211的感测部分112、 212固定到公路表面上。
权利要求
1.交通感测与监控设备，包括长度为l的光纤段和被设置成向该段的输入端引入一系列脉冲对的装置，这些脉冲对的每一个都包括具有频差Ω的第一辐射脉冲和第二辐射脉冲，并且第二脉冲相对于第一脉冲延迟的延迟量为τ，并且所述设备还包括光电探测器，该光电探测器被设置成检测在该光纤段内朝着该输入端瑞利后向散射的辐射并且对此响应而产生输出信号。
2. 依照权利要求i的设备，其中被设置成向该光纤段引入一系列脉冲对的装置被设置成以小于或等于v/21、优选地基本上为v/21的速 率操作，其中v为该光纤段内脉冲的速度。
3. 依照权利要求1或权利要求2的设备，其中vT/2基本上对应于 待感测和监控的交通单元的长度。
4. 依照前面任一项权利要求的设备，进一步包括查询系统，该查 询系统被设置成通过在每个脉沖对的第一脉沖进入长度为1的该光纤段 之后的特定时间t。采样光电探测器的输出信号来获得一组信号样本，并 且处理这些信号样本以便产生与由所述样本组成的信号的频率或相位 对应的输出信号。
5. 依照权利要求4的设备，其中查询系统被设置成通过在每个脉 冲对的笫一脉沖进入长度为1的该光纤段之后的时间t。-At、 t。和t。+At 采样光电探测器输出信号来获得多组信号样本，并且处理具有与频率约 为Q的最大信号对应的样本的那个样本组。
6. 依照权利要求5的设备，其中查询系统被设置成在第二组的样 本对应的信号超出第 一组的样本对应的信号至少预定量时，将被处理的 组从第 一组改变成第二组。
7. 依照权利要求5或权利要求6的设备，其中设置查询系统，使 得当把被处理的组从第一组改变成第二组时，两个组均被处理一段时间 以便产生第 一输出信号和第二输出信号，该查询系统进一步一皮设置成计 算第二输出信号和第一输出信号之差并且对第二输出信号施加对应的偏移以便减少第 一 输出信号和第二输出信号之间的任何不连续性。
8. 依照权利要求5-7中任何一项的设备，其中At^c/10。
9. 依照权利要求4的设备，其中将查询系统设置成通过在每个脉 冲对的第一脉沖进入长度为1的该光纤段之后的多个时间的每一个采样光电探测器的输出信号来获得多组信号样本，并且处理每组的样本以便 产生其中每个输出信号与由给定组的样本组成的信号的频率或相位对 应的相应输出信号。
10. 依照权利要求9的设备，其中连续的时间在时间上隔开至少 vt/2。
11. 依照前面任一项权利要求的设备，其中该光纤段优选地是一段 标准光纤。
12. 依照权利要求1-10中任何一项的设备，其中该光纤段是一段 极化保持光纤，并且被设置成将该脉沖对系列引入该光纤段的该输入端该光纤l殳的主轴^皮极化。
13. 依照前面任一项权利要求的设备，其中被设置成将一系列脉冲 对引入该光纤段的输入端的装置包括第一和第二声光调制器(AOM)， 所述声光调制器被设置成接收至少部分相千的辐射并且分别输出频率 为Oh的第一辐射脉冲和频率为Oh的第二辐射脉冲，用于相对于第一脉沖延迟第二脉冲的装置以及用于将这些脉沖耦合进光纤的装置，其中 coi—co2=r2。
14. 依照权利要求13的设备，进一步包括激光器和被设置成分别 将激光器输出的第 一部分和笫二部分输入到第 一和第二 AOM的装置。
15. 依照权利要求14的设备，其中激光器是连续波激光器。
16. 依照权利要求15的设备，其中所述A0M^皮设置用于同步操作， 并且用于相对于第一脉冲延迟第二脉冲的装置包括光纤环。
17. 依照权利要求16的设备，进一步包括光学调制器，该光学调 制器被设置成接收连续波激光器的输出并且输出脉冲调制的辐射到所 述输入装置，使得每个AOM接收该调制器输出的每个脉冲的一部分，并 且其中每个A0M被设置成在包括输入到其的脉沖的时间窗之外增大该脉 冲的消光比。
18. 依照权利要求17的设备，其中所述调制器是集成光学调制器 或者半导体光学放大器。
19. 依照权利要求15的设备，其中用于相对于第一脉沖延迟第二 脉冲的装置包括被设置成异步操作这些A0M的装置。
20. 依照权利要求14的设备，其中激光器是脉冲激光器。
21. 依照权利要求1-12中任何一项的设备，其中被设置成将一系 列脉冲对引入该光纤段的输入端的装置包括连续波激光器以及A0M，该 AOM被设置成接收激光器的光输出并且产生一系列脉沖对，每个脉冲对 包括第一脉沖和第二脉沖，这些脉冲具有频差q并且第二脉冲相对于第 一脉冲延迟的延迟量为t。
22. 依照前面任一项权利要求的设备，其中n位于40kHz^K40MHz 的范围内。
23. 依照前面任一项权利要求的设备，其中光电探测器是光电二极管。
24. —种感测和监控交通的方法，该方法包括以下步骤(i) 在用于承载车辆的表面的上面或下面提供一段光纤，使得使 用该表面的车辆的重量可以作用于所述光纤段；(ii )将一系列脉沖对引入该光纤段的输入端，这些脉冲对中的每 一个都包括第一和第二辐射脉冲，其频差为q并且第二脉沖相对于第一 脉冲延迟的延迟量为t;以及(iii )检测在该光纤段内朝着该输入端瑞利后向散射的辐射，以 对其响应而产生输出信号。
25. 依照权利要求24的方法，其中以小于或等于v/21、优选地基 本上为v/21的速率向所述光纤段引入脉沖对，其中v为该光纤段内脉 沖的速度。
26. 依照权利要求24或25的方法，其中vt/2基本上对应于待感 测和监控的交通单元的长度。
27. 依照权利要求24-26中任何一项的方法，该方法进一步包括以 下步骤(i )在每个脉冲对的第一脉冲进入长度为1的该光纤段之后的特 定时间t。采样光电探测器的输出；以及(ii) 处理步骤(i)中获得的样本以便产生与由所述样本组成的 信号的频率或相位对应的输出信号。
28. 依照权利要求27的方法，该方法包括以下步骤(i)在每个脉冲对的第一脉冲进入长度为1的该光纤段之后的时 间t。-At、 t。和t。+At采样光电探测器的输出信号以便产生相应的样本 组；以及(ii )处理具有与频率约为Q的最大信号对应的样本的那个组。
29. 依照权利要求28的方法，其中At^c/10。
30. 依照权利要求27的方法，该方法包括以下步骤(i)通过在每个脉冲对的第一脉冲进入长度为1的该光纤段之后 的多个时间的每一个采样光电探测器的输出信号来获得多组信号样本； 以及(ii )处理每组的样本以便产生其中每个输出信号与由给定组的样 本组成的信号的频率或相位对应的相应l餘出信号。
31. 依照权利要求30的方法，其中连续的时间在时间上隔开至少 vt/2。
32. 实质上如上面参照图1所述的设备。
33. 实质上如上面参照图2所述的设备。
全文摘要
交通感测与监控设备(100)包括一段光纤(112)和被设置成向该段的输入端引入一系列脉冲对的装置(102、103、104、106、107、109、119)，这些脉冲对的每个都包括具有频差Ω的第一和第二辐射脉冲，并且第二脉冲相对于第一脉冲延迟的延迟量为τ，所述设备还包括光电探测器，其被设置成检测在所述光纤段内向输入端发生瑞利后向散射的辐射并且对此响应而产生输出信号。与提供同样空间分辨率的现有技术系统相比，本发明的设备允许感测和监控沿一长段公路(例如5km)的任何位置处的交通，其每单位长度的安装和维护成本更低。
文档编号G01D5/26GK101297336SQ200680039957
公开日2008年10月29日 申请日期2006年10月18日 优先权日2005年10月25日
发明者D·J·希尔, R·I·克里克摩尔 申请人:秦内蒂克有限公司