水中单光束扫描激光引信捕获率建模与仿真

为了提高反鱼雷鱼雷(ATT)激光近炸引信对来袭鱼雷的捕获率,首先根据鱼雷目标的激光反射特性,分析了鱼雷目标回波功率随激光束入射角度和入射位置的变化规律。采用空间解析几何方法描述了ATT与来袭鱼雷的交会模型,给出了任意交会距离和姿态时目标回波功率计算方法。根据系统最小探测功率,建立了水中单光束扫描激光引信捕获率蒙特卡罗仿真模型,仿真了系统捕获率随激光脉冲频率的变化关系,获得了探测不同距离目标的最大捕获率和相应的激光扫描频率和脉冲频率。结果表明:当激光扫描频率为15Hz,脉冲频率为4kHz,系统能可靠捕获距离9m内目标。所得系统捕获率仿真模型和结果可为ATT单光束扫描激光引信系统设计提供理论参考。     

基于飞艇平台激光通信系统的捕获性能研究

针对飞艇平台的运动特性,优化设计了飞艇-船激光通信系统的捕获方案;针对小束散角远距离通信系统捕获时间长的难题,提出了粗精复合扫描策略。重点分析了粗精复合扫描的工作原理和捕获过程中的影响因素,同时依据飞艇的运动速度和平台振动特性,设计了粗精复合扫描策略中重叠区域、捕获视场、扫描速度、运动补偿等重要参数;通过仿真分析,并结合外场飞艇对船舶实验进行了验证,在束散角为400μrad的条件下,捕获时间达到62.7s。     

星间光链路(OISLs)中捕获系统分析及仿真

星间光链路（OISLs）是极具前景的星间通信手段，捕获是星间光链路建立的关键技术之一。本文对OISLs中捕获系统的设计要点进行说明，重点对捕获系统的捕获概率、捕获时间以及捕获链路进行数学分析，最后对捕获链路进行了仿真。     

空地激光通信链路功率与通信性能分析与仿真

分析了空地激光通信系统中主要器件和信道对通信光功率的影响,并根据接收探测器的信噪比和通信误码率公式,建立了空地激光通信仿真系统.分析了在误码率优于10-7条件下,不同地面大气能见度所对应的最高通信速率;以及要实现通信速率为1.5 GHz,误码率优于10-7时需要的最小发射功率和最长通信距离.结果表明,当发射功率越大时,地面大气能见度对误码率的影响越明显.     

基于拉盖尔-高斯光束的单光子捕获理论研究

基于TEM10模拉盖尔-高斯光束,推导自由空间量子密钥分配中单光子捕获概率表达式.针对低轨卫星-地面站间激光链路进行单光子捕获分析.结果表明:采用可高度衰减激光脉冲的TEM10模拉盖尔-高斯光束作为单光子源,单光子捕获采用前驱波参考脉冲设置时间窗口的方法,可使卫星上接收机以最大概率捕获光子.与基模高斯光束相比,采用TEM10模拉盖尔-高斯光束的优点是,不会由于卫星运动而增加单光子捕获概率的损耗.     

基于拉盖尔-高斯光束的单光子捕获理论研究

基于TEM₁₀模拉盖尔-高斯光束,推导自由空间量子密钥分配中单光子捕获概率表达式。针对低轨卫星-地面站间激光链路进行单光子捕获分析。结果表明：采用可高度衰减激光脉冲的TEM₁₀模拉盖尔-高斯光束作为单光子源,单光子捕获采用前驱波参考脉冲设置时间窗口的方法,可使卫星上接收机以最大概率捕获光子。与基模高斯光束相比,采用TEM₁₀模拉盖尔-高斯光束的优点是,不会由于卫星运动而增加单光子捕获概率的损耗。     

基于拉盖尔-高斯光束的单光子捕获概率研究

单光子源通常采用基于高斯光束的高度衰减激光脉冲,假设激光束具有初始高斯时域脉冲波形和TEM01模拉盖尔-高斯空域分布.基于折射率起伏的Rytov近似和修正von Karman谱模型,研究了大气湍流对星地量子通信单光子捕获概率的影响;建立了上行信道和下行信道的单光子捕获概率理论模型;针对低轨卫星-地面站间激光链路,对单光子捕获概率进行了分析.结果表明:上行信道的单光子捕获概率强烈依赖于地面折射率结构常数C2n(0),且随着C2n(0)的增加而减小;然而,下行信道的单光子捕获概率并不依赖于C2n(0),即大气湍流对其没有影响.     

自由光通信中卫星相对运动的补偿设计

分析了不在同一轨道平面的光通信终端搭载卫星的相对运动模型,通过对终端万向节指向的补偿校正来提高扫瞄捕获概率,缩短激光链路的建立时间,并对通信过程中的接收光束在电荷藕合器件靶面坐标系中的坐标值进行修正,减弱对快速倾斜镜的高带宽限制.最后对相对运动模型进行解算,依据方案对捕获和跟踪过程的补偿设计进行数值仿真,结果表明本设计方案可以消除由于卫星相对运动引起的光束指向偏差.该方案简化了系统结构,降低了系统复杂性,减少了能量消耗,同时易于星载计算机程序实现.     

非相干光反馈与非相干光注入混沌同步通信系统仿真分析

本文对非相干光反馈与非相干光注入激光混沌同步保密通信系统进行了理论仿真研究.本系统为Pecora-Carroll混沌同步系统,基于Lang-Kobayashi速率方程,建立了发送激光器和接收激光器的理论模型.利用该模型分析了同步建立时间、同步误差,混沌键控编码/解码以及调制速率等特性.仿真结果表明系统具有很好的同步性能和保密性,混沌同步时间约为1 ns,混沌键控编码速率可达1 Gbit/s.研究结果对非相干光反馈与非相干光注入激光混沌同步保密通信系统的设计具有重要参考价值.     

深空光通信中的图像信标捕获技术

为实现深空光通信链路建立过程中精确的对准,提出了一种深空光通信系统扩展信标的捕获方案。该方案以可视地球图像作为信标,在航天器上存储一幅信标图像作为参考图像,采用天线扫描的方式在各点对所瞄准的区域成像,利用像素扫描的方式,使参考图像和实际探测图像进行相关,在天线扫描完成以后,找出相关性最大的位置,即可认为在该点捕获到地球图像。在计算两图像相关系数的过程中,由于傅里叶梅林变换幅度谱具有伸缩及旋转不变性,因此利用傅里叶梅林变换即可消除两图像相关系数因为旋转和伸缩的影响。利用蒙特卡罗方法随机产生1000个视场,仿真结果表明,3σ内正确捕获到信标图像的概率为99.6%,表明这是一种可行的方法。     

自由空间光通信地面演示系统光束APT设计与实现

自由空间光通信将成为未来空基通信一种可行且诱人的通信手段。光束的捕获、对准和跟踪是自由空间光通信中必须解决的关键技术之一。本文对设计的自由空间光通信地面演示系统进行分析。详细论述演示系统的组成及功能，APT伺服系统的设计和演示实验的工作流程。最后给出实验测试结果。     

电视跟踪系统中的全视场捕获

本文介绍一种用于电视跟踪系统的全视场捕获模块,在背景较为单调的情况下,它可以在一个电视场的时间内,在全视场范围内自动捕获目标,该模块还具有波门跟踪功能。文中给出了模块的具体实现及外场试验结果。     

An approach to remove the background light based on linearly polarized light in the inter-satellite optical communications

In the inter-satellite optical communications, background light is an important factor that worsens the acquisition performance and tracking precision of the system. In general, optical filters are applied in eliminating background light. But the bandwidth of the optical filter is a bottleneck for improving the performance of the optical system further. We propose a new method for decreasing background light, in which linearly polarized light is employed as the beacon light. The theoretical model of acquisition probability is derived. Contrastive analysis is performed, among the system with the pure optical filter, the system using the linearly polarized light and the system with the circularly polarized light. Numerical simulations and experimental verification lead to the conclusion that acquisition probability of the system with linearly polarized light is greater than that of the other systems, and this approach is effective. This work can benefit the design of inter-satellite optical communication system.     

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介绍了在QNX实时操作系统下分布式采集控制程序的编写。现场机器负责数据采集存储,并按照预设的参数进行控制。控制室机器负责参数设置与波形的显示,同时负责在控制室远程启动现场机器程序并返回运行的状态,以便在现场机器程序出现异常情况下采取相应的措施。经测试,系统的实时性和可靠性很好地满足了EAST装置LHCD系统单管测试的需要。     

基于LabVIEW和GPIB的数字示波器数据自动采集系统设计

介绍了一种利用数字示波器和工控机建立的数据自动采集系统。通过GPIB接口,用一台工控机对多台数字示波器进行控制,实现对信号数据的采集、处理并将处理结果存入数据库中。采用这种方法建立的系统简单、经济、通用性强,具有一定的实用价值。     

Diffusion tensor encoding schemes optimized for white matter fibers with selected orientations

A method to produce gradient encoding schemes that minimize the noise of diffusion tensor imaging (DTI) indices for selected fiber orientations has been developed. The accuracy of DTI measurements depends on the gradient encoding scheme used. Most current acquisition schemes contain diffusion directions uniformly distributed in 3D space in order to provide equal noise levels for fibers in any orientation. However, when considering specific fiber bundles such as the corticospinal tract (CST) or parts of fiber bundles, the range of fiber orientations of interest may be limited. We hypothesized that, when studying fiber tracts with a limited range of orientations, measuring diffusion in directions that are uniformly distributed in 3D space may be suboptimal for the noise levels of various DTI indices. Therefore, we first used simulations to determine six diffusion directions that minimize the noise of DTI measurements for selected fiber orientations. The resulting optimized set of directions was then tested on the right CST of a healthy human subject, and its performance was compared with that of conventional acquisition strategies. Both the simulations and the experiments on the human subject demonstrated that the new scheme significantly reduced the standard deviation of DTI indices for tensors with primary eigenvectors within a selected range of orientations.     

Advances in bio-imaging: a survey from WWMR 2010

The paper deals with a survey on major advances in the field of bio-imaging presented at the WWMR2010 Conference, held in Florence (Italy) from 4th to 9th July 2010. The selected contributions have been organized into the following headings: Hyperpolarization, Acquisition Methods and Molecular Imaging applications. Overall, the Conference has witnessed an outstanding progress in either methods and applications that further stresses the key-role of MRI in many fields of biomedicine.     

空间光束实时捕获、跟踪实验与分析

提出一种空间光束捕获、跟踪设计方案,在实验室条件下实现其主要功能,并对其定位精度和实时性进行了分析,结果表明：信标光定位处理的时间为25 ms,角度测量的相对误差为1.3％,显示出良好性能.同时,为由理论分析到实际星载PAT系统提供试验依据.     

Bistable Optically Writable Image Memory Using Optical Feedback

A novel, parallel aligned optically addressed liquid crystal spatial light modulator has been used to implement an optically writable image memory. The memory uses a two-beam interferometer with optical feedback which exhibits thresholding, hysteresis, and bistability. We discuss the characteristics of the system, and present the results of an experimental demonstration.Presented at the International Commission for Optics Topical Meeting, Kyoto, 1994.     

非球面光学系统设计、加工及检验的综合考虑

某研究所要求研制一台夜间红外观测系统 ,观测波段为 3～ 5 μm ,焦距 f =90 0mm ,相对口径为 1∶4,视场角 2ω =0 8°。红外焦平面是已有的 ,其冷屏直径为Φ5mm ,冷屏至焦面的距离为 2 0mm。由于从设计开始 ,要求完成的时限很短 ,因此必须将缩短加工周期的问题作为重要因素来考虑。工作在 3～ 5 μm波段 ,首选的必然是非球面反射系统 ,而非球面的加工与检验的难易直接和其参数有关。因此在评价设计结果时 ,不能仅从像质好坏来看 ,还要看其需要的加工周期长短。接受到任务之后 ,首先找到了可行的方案 ,然后设计了几个具体的系统 ,在比较了两个最可行的设计结果之后 ,选择了其中之一。