論文の概要: SagnacAssisted Enhanced OTDR for Distributed Acoustic Sensing: A Standardized Benchmark and Engineering Evaluation Framework
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.05754v1
- Date: Thu, 04 Jun 2026 06:29:25 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-05 22:39:44.594666
- Title: SagnacAssisted Enhanced OTDR for Distributed Acoustic Sensing: A Standardized Benchmark and Engineering Evaluation Framework
- Title（参考訳）: Sagnac Assisted Enhanced OTDR for Distributed Acoustic Sensing: A Standardized Benchmark and Engineering Evaluation Framework
- Authors: Weiguang Wang, Fugen Wu, Hailing Wang, Xuechen Liang, Xiaobin Li, Ru Han, Tianchang Xie,
- Abstract要約: 本研究では,サニャック支援による$-OTDRセンシングアーキテクチャと,エンジニアリング指向のDASイベント認識のための標準ベンチマークフレームワークを開発する。
サニャック干渉計は、$$-OTDRチャネルにおけるフェーディング・パンの観測を補う連続的な位相応答を提供する。
6種類の音響クラスを持つ10km感光ファイバーを用いた実験により, 両分岐融合モデルが最も良好なトレードオフが得られた。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.5435442578622127
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Phase-sensitive optical time-domain reflectometry ($φ$-OTDR) is widely used in large-scale distributed acoustic sensing (DAS) because it provides distributed spatiotemporal monitoring over long sensing distances. Its field performance can still deteriorate because of polarization-induced fading (PIF), local signal degradation, and strong environmental interference. This study develops a Sagnac-assisted enhanced $φ$-OTDR sensing architecture and a standardized benchmark framework for engineering-oriented DAS event recognition. The Sagnac interferometer provides a continuous phase response that supplements fading-prone observations in the $φ$-OTDR channel, and heterogeneous signal alignment is achieved using a cross-correlation procedure implemented on an FPGA platform. The benchmark protocol compares conventional feature-engineering methods, probabilistic shallow classifiers, single-branch deep models, and dual-branch fusion models under consistent data partitioning, preprocessing, and metric definitions. Experiments on a 10-km sensing fiber with six representative acoustic event classes show that the dual-branch fusion model provides the most favorable trade-off among the evaluated methods, reaching 89.79\% accuracy, 89.83\% macro-F1, and a nuisance alarm rate of 5.00\% on the balanced test set. The results also show that channel grouping strongly affects dual-branch evaluation, indicating that deployment-oriented conclusions should be based on accuracy, macro-F1, nuisance alarm rate, false negative rate, and latency rather than accuracy alone. This work provides a physically motivated enhancement strategy for $φ$-OTDR-based DAS and a reproducible benchmark protocol for future fusion-oriented sensing research. The implementation and scripts for reproducing the DAS event-recognition experiments are publicly available at https://github.com/wawa-abc/das.
- Abstract（参考訳）: 位相感度光時間領域反射法(φ$-OTDR)は、長距離距離の分散時空間モニタリングを提供するため、大規模分散音響センシング(DAS)において広く用いられている。
電界性能は、偏光誘起フェーディング(PIF)、局所的な信号劣化、環境干渉の強いため、依然として劣化する可能性がある。
本研究では,Sagnacが支援する$φ$-OTDRセンシングアーキテクチャと,エンジニアリング指向のDASイベント認識のための標準ベンチマークフレームワークを開発する。
サニャック干渉計は、$φ$-OTDRチャネルにおけるフェーディング・パンの観測を補う連続位相応答を提供し、FPGAプラットフォーム上に実装された相互相関手順を用いて異種信号アライメントを実現する。
ベンチマークプロトコルは、従来の機能エンジニアリング手法、確率的浅層分類器、単一ブランチ深層モデル、一貫性のあるデータパーティショニング、前処理、およびメートル法定義の下での二重ブランチ融合モデルを比較する。
6つの代表的な音響イベントクラスを持つ10kmセンサファイバの実験では、両ブランチ融合モデルが最も好適なトレードオフを提供し、89.79\%の精度、89.83\%のマクロF1、バランス試験セットのニュアンスアラーム率5.00\%に達した。
また,チャネルグループ化は二分岐評価に強く影響し,展開指向の結論は精度,マクロF1,ニュアンスアラームレート,偽陰率,レイテンシのみに基づくべきであることを示した。
この研究は、$φ$-OTDRベースのDASのための物理的に動機付けられた拡張戦略と、将来の融合指向センシング研究のための再現可能なベンチマークプロトコルを提供する。
DASイベント認識実験を再現するための実装とスクリプトはhttps://github.com/wawa-abc/das.comで公開されている。
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