非视线紫外光信号传输时间特性的数值模拟

在研究紫外光学非视线通信技术中,需要深入了解由于紫外大气散射效应所带来的各种信号畸变.传统的单次散射近似方法在进行较远距离、复杂天气条件下非视线光传输模拟时误差很大,采用基于Monte Carlo(MC)方法改进算法进行非视线紫外光信号传输的数值模拟,通过随机抽样的方法模拟光子在大气系统中的随机游动,在光子被大气中的粒子散射时计算其进入探测器的概率,模拟大气系统的脉冲响应函数.模拟结果表明:采用光子散射探测概率方法改进后的MC模型在模拟非视线光信号传输时计算效率显著提高;大气系统对非视线传输时的紫外光脉冲具有很强的展宽效应;随着光信号传输距离的增大,信号强度呈近似指数衰减的趋势.     

非视线紫外光大气传输模型的建立及验证

基于蒙特卡罗方法建立了非视线紫外光传输模型。利用此模型模拟了不同传输距离、不同发射和接收仰角等多种传输条件下的传输情况,并在同等条件下进行了相关实验。结果表明,在相同条件下,信号强度模拟曲线与实验曲线的变化趋势相同且吻合较好,但具有一定的误差。进一步分析指出,模型中大气散射系数、吸收系数、分子散射比、传输测试距离等参数的误差影响了模拟结果的准确,以及模拟与实验曲线的吻合程度。     

光锥聚光性能分析

推导了光线在光锥中传播的轨迹方程,利用Matlab进行仿真分析,得到了平行光和杂散光入射光锥后的传播情况。结果表明,光锥对大入射角的平行光的聚集能力较好,对杂散光会聚增益较小,在非视线光通信中只适宜作为不同光学元件的结合部。     

非视线散射大气光通信的光学天线

由于大气衰减的影响,非视线散射大气光通信需要使用光学天线以提高对光信号的采集能力,进而增加通信距离。针对非视线大气光通信的需求,利用ZEMAX软件对半球透镜、复合抛物面聚光器（CPC）和卡塞格伦望远镜等光学天线进行了性能分析。分析表明：半球透镜和CPC视场较大,增益值高。利用蒙特卡罗法模拟计算了一定条件下,非视线散射光通信在有无半球透镜或CPC作光学天线时到达探测元件的能量随通信距离的变化。结果表明：CPC聚光能力更强,适合作为非视线散射光通信的光学天线。     

Locating the position of objects in non-line-of-sight based on time delay estimation

Non-line-of-sight imaging detection is to detect hidden objects by indirect light and intermediary surface(diffuser).It has very important significance in indirect access to an object or dangerous object detection, such as medical treatment and rescue. An approach to locating the positions of hidden objects is proposed based on time delay estimation. The time delays between the received signals and the source signal can be obtained by correlation analysis, and then the positions of hidden objects will be located. Compared with earlier systems and methods, the proposed approach has some modifications and provides significant improvements, such as quick data acquisition, simple system structure and low cost, and can locate the positions of hidden objects as well: this technology lays a good foundation for developing a practical system that can be used in real applications.     

天气对光散射传输影响的仿真分析

天气对光散射传输影响分析具有很好的实践指导意义。目前均用单次散射模型研究非视线光传输信道特性,但该方法在天气条件差或者传输距离较远时误差很大。利用蒙特卡罗方法进行了基于多次散射的非视线光传输模拟,对多种天气条件下(晴、阴、雨和雾等)不同距离光散射传输进行仿真。结果表明,中远距离散射传输时,大气衰减起主导作用,信号传输质量由晴、阴、雨、雾依次降低;近距离散射传输时,受到大气衰减和散射的共同作用,天气对光散射传输的影响较小。因此,大气光散射传输技术可作为短距离条件下实现全天候通信的一种新方式。     

紫外光非视距多次散射信道模型研究

利用蒙特卡罗方法对紫外光非视距传输过程进行了模拟,讨论了传输过程中固体角的确定,仿真分析了系统的角度设置对传输损耗的影响.结果表明,增大收发仰角可以降低系统的传输损耗,并且小角度集中发射与大视场角接收可以降低系统的传输损耗.