微环耦合谐振光波导中的色散控制模型与数值仿真

本文利用传输矩阵法得到了微环耦合谐振光波导的色散关系，讨论了耦合损耗、传输损耗及耦合系数对微环耦合谐振光波导色散的影响，改变耦合损耗、传输损耗及耦合系数可控制其色散曲线的形状、位置、以及带宽，色散曲线的变化及控制对微环耦合谐振光波导在滤波、光信号延迟及缓存等方面的应用有重要意义. 关键词： 光波导 微环光波导 传输矩阵法     

相关测速声呐阵元坐标估计算法研究

针对相关声呐接收阵元实际坐标与设计坐标不一致引起的测速误差,提出阵元坐标估计算法,以提高相关声呐的测速准确度。基于混响时空相关函数模型,对相关测速声呐时空相关函数特性进行了理论分析,提出了选择用延时0处的数据空间相关函数与理论空间相关函数进行阵元坐标估计的局域最小二乘拟合算法,并采用序列二次规划法解决了阵元坐标估计算法的最优化问题。海上试验数据的处理结果表明,该算法可以对阵元坐标进行有效估计,使用估计的阵元坐标后,相关测速声呐测速准确度提高了67%。     

海底密度梯度对底回波信号空间相关特性的影响研究

研究了海底表层沉积物的垂直密度梯度对底回波空间相关特性强度的影响。底回波散射截面与空间相关特性间的关系为:随入射角的增大,回波散射截面下降得越快,底回波空间相关特性越强。因此,将密度-深度模型引入海底高频回波模型进行回波仿真,计算回波的空间相关函数,通过分析密度梯度对底回波散射截面大小的影响,考察其对底回波空间相关特性强度的影响。从仿真分析结果可以看出,海底表层沉积物密度梯度对空间相关特性的影响较为显著,随着密度梯度的增大,回波散射截面变大且随入射角的增大下降趋势变快,空间相关半径变长,空间相关特性变强。     

声相关载体速度测量理论和信号处理方法

研究了测量水中载体相对于海底速度的相关测速理论和信号处理方法。在速度存在随机分量的情形下,获得了在夫琅和费区域内适用的声呐阵时空相关函数,它是由零阶、一阶和二阶贝塞尔函数组成,波形不变原理能良好地成立,这是相关测速的理论模型。提出了局域最小二乘估计作为速度估计准则,采用序列二次规划法作为最优化的方法,由此建立了声相关测速的信号处理方法。在深海进行了多次系统试验,实验数据与理论模型基本符合;检验了深海3560 m水深时的闭环试验测速误差;进行了变速试验和漂泊试验,上述性能均为优良。最后给出了声相关速度计程仪(CVL)与GPS的线性回归分析, 它们之间有良好的相关性。 CVL均方根误差不大于(1．4％v 3)cm／s,其中v为航速。     

载体姿态对海底混响时空相关特性的影响

讨论了载体姿态对海底混响时空相关特性的影响.考虑载体姿态对相关声呐信号发射的影响,推导理论时空相关函数,得到了时空相关特性与载体姿态之间的关系:载体在某一方向上的摇动越大,在该方向上的相关系数下降越快.将理论推导与仿真结果进行比较,发现在海底不存在大尺度起伏、表面粗糙度各向同性的情况下,二者的时空相关函数吻合得较好。实际海底通常具有大尺度起伏和各向异性的粗糙度,时空相关函数的形状不能由载体姿态和海底大尺度起伏完全确定,但海试数据证明了二者的联合影响。此外,讨论了载体姿态对载体垂向速度测量的影响。      

光脉冲在微环耦合谐振光波导中传输线性特性的数值仿真

利用传输矩阵法得到了微环耦合谐振光波导色散关系的一般表达式，并由色散关系出发讨论了光脉冲在微环耦合谐振光波导中传输时的线性特性，包括带宽、群速度、色散和线性相位变化，这些特性对微环耦合谐振光波导在光通信和光传感领域的应用有重要意义. 关键词： 微环光波导 光脉冲线性特性 传输矩阵法 数值仿真     

声相关流体速度测量理论和信号处理方法

研究了测量流体速度的声相关测速理论和信号处理方法。获得了在声呐阵夫琅和费区域内适用的声呐阵时空相关函数,它是指数函数,这是相关测流速的理论模型。重点研究了时空声相关函数最大值附近的特性,它包含流速的主要信息。提出了局域最小二乘估计作为速度估计准则,采用序列二次规划作为最优化的方法,由此建立了声相关流速测量的信号处理方法。进行多次海上系统试验,验证了理论模型；给出了声相关海流剖面仪测得的流速、流向和流速剖面,与声多普勒海流剖面仪进行了对比,结果符合；最后给出了声相关海流剖面仪的测速均方差,稍大于理论值。     

海底回波空间相关特性研究

阐述了海底回波空间相关特性的基本原理,引入了Kirchhoff模型进行回波仿真并计算空间相关函数,分析了密度比、声速比、衰减系数、海底表面不平整性空间谱的谱系数和谱指数等底质参数对回波空间相关特性的影响.通过建立上述底质特性参数与沉积物平均粒径的φ值之间的表达式,得到了回波空间相关特性随沉积物平均粒径的变化趋势:随着φ值的增大,空间相关函数的主瓣宽度变窄.将仿真结果与2007年10月份采集的海试数据进行比较,发现在海底底质相同的情况下,二者的空间相关函数波形符合得较好.