近日，南方科技大学电子系邵理阳研究员受邀在Sensors期刊上作为客座编辑发起 “Recent Trends in Distributed Optical Fiber Sensing Technology”特刊。课题组在分布式光纤传感领域取得系列重要进展，研究成果包括基于YOLO算法的Φ-OTDR实时多类干扰检测，基于相移双脉冲相敏OTDR和直接检测的分布式低频振动的定量解调和一篇特邀综述论文。相关论文成果分别发表于Sensors，Optics Express（OE），Results in Optics（RIO）, Opto-Electronic Advances（OEA）等国际知名期刊上。

基于YOLO算法的Φ-OTDR实时多类干扰检测

该团队提出了一种基于YOLO的分布式光纤振动传感的实时多类干扰检测算法。该算法实现了对分布式光纤传感系统（DOFS）基于相位敏感的光时域反射仪（Φ-OTDR）所感知的外部入侵事件位置的实时检测和分类。在周边安全场景下进行了数据采集，获得了五种类型的事件，共5787个样本。在提出的基于YOLO的模型（You Only Look Once-based method）的训练中，这些数据被用作空间-时间感应图像。该方案使用Darknet53网络将传统的两步物体检测简化为一步，使用一个网络结构进行事件定位和分类，从而提高检测速度，实现实时操作。与传统目标检测算法，Fast-RCNN和Faster-RCNN算法相比，该方案在保持高准确率（96.14%）的同时，可以达到每秒22.83帧（FPS），比基于Fast-RCNN的方案快44.90倍，比基于Faster RCNN的方案快了3.79倍。该方案实现了在连续记录的传感数据下对入侵事件进行定位和分类的实时扰动检测。实验结果表明，该方案为基于Φ-OTDR的DOFS在实际应用中的实时、多类外部入侵事件检测和分类提供了可靠的解决方案。

该工作以Real-Time Multi-Class Disturbance Detection for Φ-OTDR Based on YOLO Algorithm为标题，发表在期刊Sensors上。南科大电子系硕士研究生许维杰为本论文第一作者，邵理阳教授为唯一通讯作者，南科大电子系为论文第一通讯单位。论文链接：https://doi.org/10.3390/ s22051994

基于相移双脉冲相敏OTDR和直接探测的分布式低频振动的定量解调

监测油气管道泄漏情况，对减少经济损失和环境污染具有重要意义。本文提出了一种基于振动和温度信息融合判别管道油气泄漏的方法。根据分布式光纤传感器的测量数据集。在比较了不同的特征值和不同的分类器后模型中，我们选取了6个温度特征值、5个振动特征值和随机森林模型作为管道泄漏判别的最佳组合。该方法可以准确识别管道泄漏、干扰和正常运行的状态。平均识别准确率为98.57%，高于传统的单参数判断方法，决策时间仅6.79ms。

斯皮尔曼等级相关系数。(a)温度数据的特征值。(b)振动数据的特征值

该工作以Oil and gas pipeline leakage recognition based on distributed vibration and temperature information fusion为标题，由电子系邵理阳教授和南京大学张旭苹、王峰教授团队合作发表在期刊Results in Optics上。南科大电子系邵理阳教授为共同通讯作者。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.rio.2021.100131

[特邀综述]

 相位敏感光时域反射技术的研究进展

相位敏感光时域反射技术近年来被广泛应用于分布式振动传感领域，具有传感距离长、空间分辨率高、振动传感灵敏度高等优势。该综述论文详细介绍了相位敏感光时域反射技术中光相位解调原理的技术演进，以及传感信噪比、频率相应范围等相关参数的提升手段。并进一步对该技术的广阔应用前景进行了综述，包括周界安防、列车定位等典型应用，以及近几年兴起的分布式光纤地震传感研究，和电力系统保护、光纤三维形状传感等特殊应用方向。

具有不同解调原理的相位敏感光时域反射系统

该综述论文标题为Advances in phase-sensitive optical time-domain reflectometry，由电子系邵理阳教授课题组与南京大学王峰教授团队合作发表在Opto-Electronic Advances期刊（影响因子9.7)。邵理阳教授与南京大学王峰副教授为论文的共同通讯作者，2018级南科大-澳门大学联培博士生刘帅旗为论文第一作者，2019级电子系博士生余飞宏、2019级电子系硕士生许维杰、南京大学洪瑞对该论文做出重要贡献。论文链接：https://doi.org/10.29026/oea.2022.200078

课题组获批广东省自然资源厅《海洋无人智能感知平台与水面水下全景感知系统》项目

根据广东省自然资源厅发布《2022年海洋六大产业专项资金拟支持项目清单》，南科大电子系邵理阳课题组联合珠海云洲智能科技股份有限公司、中船重工集团第XXX研究所成功申报《海洋无人智能感知平台与水面水下全景感知系统》项目。本项目在现有智能化无人平台改造的基础上，演示验证水面智能融合感知技术，改进研制适用于水面无人艇拖曳的声学微细缆阵、适用于无人艇吊放的轻型可变深声呐以及适用于无人平台的光纤矩阵感知技术等主被动水下远程探测新技术，形成海洋跨域立体全景态势的多源感知和融合，为扩展海洋无人智能平台及其军民结合海洋深远感知能力跨越式发展奠定基础。另外，针对无人平台的集群式作业方式和作战模式，本项目探索通过无人智能平台搭载不同的或相同的感知单元，形成集群、协同、高效的海洋感知能力，形成体系化、海洋深远大场景感知、监控能力。

海洋是国防安全、国民经济等的重要战略领地，习近平总书记指示“建设海洋强国，必须进一步关心海洋、认识海洋、经略海洋，加快海洋科技创新步伐”。国家“十四五”规划及2035远景目标中进一步描绘了“建设海洋强国”的美好蓝图。国务院日前印发《“十四五”国家应急体系规划》，对“十四五”时期安全生产、防灾减灾救灾等工作进行全面部署。其中提到，构建空天地海一体化全域覆盖的灾害事故监测预警网络，且多处涉海。

课题组拟瞄准海洋领域的重大科学问题，以技术创新为动力、主攻水下分布式光纤传感高灵敏感知等关键技术，为解决水下微弱声波探测难题，从声压结构灵敏度提升及光学灵敏度提升两方面入手，实现水下分布式高灵敏度感知。课题组长期聚焦高精度、长距离分布式光纤传感技术的研发，从光纤传感机理研究出发，结合通信技术、信号处理、人工智能等手段，提升传感性能。针对相干布里渊时域分析应变/温度传感技术，攻克了相干解调多边带噪声抑制、色度色散消除、相位抖动消除等关键技术，实现了布里渊增益谱的精确解调还原，为相干布里渊时域分析技术的高精度测量应用提供了可靠的技术手段。针对相位敏感时域反射振动传感技术，解决了激光源相位噪声抑制、振动频率响应范围扩展、振动解调信噪比增强等关键技术难题，提高了相位敏感时域反射技术的传感性能，为后续的工程应用打下坚实基础。

邵理阳博士，南方科技大学电子与电气工程系研究员兼任创新创业学院副院长。于2008年获浙江大学-香港理工大学联合培养光学工程博士学位。主持国家科技部国际合作专项项目、国家自然科学基金项目、四川省科技厅重点研发项目、广东省国际合作项目等10余项科研项目。课题组主要研究方向有光纤传感技术、光纤光栅及光纤激光器、光子晶体光纤器件、微纳光纤器件及传感、微波光子传感测量等。在Nat.Comm.、Light Sci. Appl.、Laser Photon. Rev.、Adv. Electron. Mater.、Nanoscale、Biosen. and Bioelectron.等期刊发表SCI 论文140余篇（第一作者及通讯作者论文68篇），被引用近5000次，Google Scholar H指数38；应邀撰写综述文章4篇，在IEEE ICCT, CLEO -PR, APOS等重要国际会议做keynote报告2次、邀请报告近20次，担任CLEO-PR 2018/2020等国际会议TPC Chair/组委会成员20余次;授权发明专利10余项。2012年获得澳大利亚政府“奋进学者奖”。2014年度入选四川省高层次引进人才特聘专家。2015年入选国家特聘青年专家。2016年 荣获“詹天佑铁道科技奖青年奖”。2017年荣获四川省“突出贡献专家”。2019年 荣获深圳市产业发展与创新人才奖。2020年 荣获“中国产学研促进奖”。2021年 入选美国斯坦福大学发布“全球前2%顶尖科学家”榜单，包括“终身科学影响力排行榜”（1960-2020）和“2020年度科学影响力排行榜”。