激光探测与传统方法预测蒸发波导的对比分析

从理论上分析了蒸发波导的成因,并总结了其形成过程。概括了基于气象参数、雷达回波和激光探测预测蒸发波导方法的主要特征,通过对比分析,介绍了激光探测蒸发波导的基本原理和优点,并利用蒙特卡罗方法仿真了水汽压变化对气溶胶粒子的激光后向散射的影响,进一步验证了利用激光技术探测蒸发波导的可行性。     

基于多重散射强度和偏振特征的舰船尾流气泡激光探测方法

研究多重散射效应对舰船尾流气泡群光散射强度和偏振特征的影响是舰船光尾流探测以及新型光自导鱼雷研究的基础. 基于矢量Monte Carlo方法建立了舰船尾流气泡群激光后向探测仿真模型, 重点研究了尾流气泡群的多重散射机理,分析了多重散射效应、尾流气泡群密度对回波信号强度和偏振特征的影响规律. 基于粒子碰撞重要性抽样的基本思想, 在传统能量接收方法的基础上, 提出了回波光子偏振贡献接收方法和回波信号偏振信息统计方法, 解决了小视场系统光子返回概率低无法形成回波能量的难题. 构建了模拟尾流气泡群激光散射强度和偏振探测实验平台, 从实验的角度验证了模拟结果的准确性. 实验和模拟结果的一致性表明, 利用回波强度、偏振信息可表征气泡群距离、密度信息, 从而可对舰船尾流特别是低密度尾流进行高精度的探测和辨识. 关键词： Monte Carlo 偏振 多重散射 气泡     

基于舰船尾流激光雷达的Monte Carlo模型及方差消减方法研究

对舰船尾流激光散射机理及探测过程的数值模拟是研究舰船尾流激光探测与制导的重要基础.首先分析了Monte Carlo方法引入到尾流激光雷达数值模拟领域研究的可行性.结合自行研制的尾流激光雷达实际参数,建立了尾流激光探测的Monte Carlo数值仿真模型.通过对仿真结果进行统计,深入剖析了仿真结果方差大及光子利用率低等问题的成因.为解决该问题,基于有偏采样理论和分裂-轮盘赌基本原理提出了接收光学视场内光子强行碰撞方法和以光子自由程总长度为准则的光子分裂方法,并进行了两方法的融合.仿真与实验结果的对比分析表明,提出的模型仿真结果与实验数据符合较好,验证了模型的正确性;提出的接收光学视场内光子强行碰撞方法和光子分裂方法能有效减小方差并提高光子利用率;解决了Monte Carlo方法引入到尾流激光雷达模拟过程中的适用性问题.     

激光致声声呐换能器的设计

提出一种声呐发射换能器的设计思路.设计激光声产生系统,获取并测量激光声信号,求出激光声信号的功率谱、模糊函数、水中的距离分辨力、多普勒分辨常数.基于激光声的产生、传播、时域波形和频率特性提出声呐发射换能器的概念性设计思路.从理论上初步证明了该换能器具有良好的距离分辨力和指向性,可作为高分辨力声呐的声源.     

部分相干光通过强湍流对通信系统误码率的影响

为研究部分相干光通过强湍流对系统误码率的影响,借助对激光在大气湍流场中的传输方程进行解析求解(忽略系统中其他噪声,仅考虑由大气湍流引起的系统误码率),得到不同湍流内尺度、传输激光波长和光源相干参数条件下,系统误码率和传输距离的关系.结果表明:在强湍流条件下,当发射天线数目达到一定时,随着传输距离的增加,系统误码率逐渐增大,但增大到一定程度后趋于饱和;光源相干参数越大,系统误码率越低;湍流内尺度越大,系统误码率越高;传输激光波长的变化对系统误码率无明显影响.     

复杂海空背景下红外弱小目标检测技术研究

为实现舰载红外警戒系统对海空背景下红外弱点目标的检测，根据目标识别系统的组成及目标检测识别信息处理流程，研究了远距离弱小目标的检测识别算法。结合形态学的方法给出一种目标检测算法，该算法可以有效地消除云层、海浪、海天线以及传感器本身引入的杂波和噪声干扰，仿真结果表明采用本文提出的算法有利于对目标的进一步识别，提高舰载红外警戒系统的目标检测性能。     

流场刺激下海洋生物发光的光学特性及数理模型

生物受激发光探测是一种感知水中目标的新技术、新手段。选取多边膝沟藻、夜光虫和月芽形梨甲藻3种典型海洋受激发光生物体为对象,采用光谱仪、光子计数器、库埃特流场旋转圆筒等装置搭建了生物受激发光实验平台,研究了不同刺激下生物体受激发光的光学特性,并在此基础上结合概率论和数理统计理论,建立了流场刺激下的生物发光的数理模型。结果表明:发光藻的发光具有较好的单色谱特性,峰值波长集中在472 nm左右,谱线的半波宽度为30～40 nm。发光藻的发光随着机体的疲劳而变弱,但发光能力随着机体的休息会慢慢恢复。同种刺激条件下,3种藻发光强度的强弱依次为月芽形梨甲藻、夜光虫、多边膝沟藻。     

交叉口进口道换道行为研究及建模

为了对信号交叉口上游车辆换道行为进行分析,以元胞自动机交通流理论为基础,结合自由换道模型及强制换道模型提出了进口道附近路段的综合换道模型,并对原有强制换道模型进行改进.通过对综合换道模型进行模拟,得出进口道附近交通流的时空关系及密度关系图.模拟结果表明,车流密度在[0,0.2]及[0.4,0.6]范围时,进口道换道率变化率较高;同时在中低密度下,随着换道率的增加,平均车速逐渐降低,但在高密度下,车速随换道率变化并不显著.     

基于受激发光实验的生物光尾流特性

 基于生物受激发光与流场机械刺激间的相关性,构建了库埃特流场刺激下的生物受激发光实验平台,分析了影响生物发光的水动力因素剪应力。实验结果显示：引起多边膝沟藻受激发光的剪应力阈值为0.1 N/m²;当流场中的剪应力大于发光阈值后,生物发光强度随着剪应力的增大而增强。采用FLUENT软件模拟计算了不同航速下某潜艇尾流场中的剪应力,计算结果表明：剪应力随着尾流长度的增加而减小,在近场区域剪应力出现了类似正弦波振荡的减小,且航速越大减幅越大,减速越快;当潜艇航速大于4.1 m/s航行时, 2 000 m处尾流的剪应力仍然大于引起生物发光的剪应力阈值。