鲁棒惯性地形辅助导航算法研究

传统的地形轮廓匹配(terrain contour matching, TERCOM)算法在速度误差和航向误差较大时可靠性下降,基于扩展Kalman滤波的北航惯性地形辅助惯性导航(BUAA inertial terrain aided navigation, BITAN) 算法在初始位置误差或高度表测量噪声较大时,系统无法准确定位,导致系统的鲁棒性降低. 为解决上述问题,对BITAN算法进行改进,发展了鲁棒北航惯性地形辅助导航(robust BUAA inertial terrain aided navigation, RBITAN)算法. RBITAN算法根据平均绝对差、均方差和交叉相关算法的统计决策信息设计了搜索模式算法,以基于扩展Kalman滤波原理的BITAN算法作为跟踪算法, 综合了TERCOM算法和BITAN算法的优点,提高了算法的鲁棒性.利用真实的数字高程模型和试飞数据进行仿真验证, 并和BITAN算法进行比较.仿真结果验证了RBITAN算法可以在较大初始位置误差和较大高度表测量噪声时准确定位, 提高了算法的鲁棒性.     

基于简正波分解的不同阵列匹配场定位性能分析

针对利用不同阵列对浅海环境中水下目标的定位问题,基于简正波分解方法,对组合阵的目标声源定位性能进行了研究,着力解决在实际实验环境下定位性能不够高的问题,并降低实验设备布放难度.在浅海环境下,基于匹配场理论的声接收阵可实现目标的定位,但定位性能受阵形、阵元数目等影响.通过研究不同声接收阵的简正波分解矩阵,可以有效辨别不同阵形定位性能的优劣.仿真实验表明,当某一子阵简正波分解效果较差时,会降低组合阵的定位性能.基于实际实验的需求,在对短垂直阵和组合阵性能的研究中发现,由于水平阵对接收声场的定位模糊度函数中的旁瓣有抑制效果,从而造成模糊度函数表面上旁瓣较低,定位目标的主旁瓣比有所提升的现象.仿真实验表明,不同组合阵形的定位准确度均在90%以上,基于实际应用的考虑,组合阵无疑是对定位性能和实验复杂度的折中选择.     

基于轮廓匹配的夜晚环境下猫眼目标识别方法

为了解决“猫眼”目标在夜晚环境下难识别的问题,提出了一种基于归一化中心矩的轮廓匹配“猫眼”目标识别方法。首先利用中值滤波对图像进行去噪,采用固定阈值分割完成了对图像的分割,使得“猫眼”目标与部分背景分离,使用Roberts边缘检测提取出了所有物体的边缘,最后采取了基于归一化中心矩的轮廓匹配算法,该算法不受平移和放缩的影响,提取出了图像中的所有圆形目标,并利用面积判别识别了真实目标,对识别出的目标绘制最小外接圆,利用圆心坐标对其定位。通过对不同光照强度下的“猫眼”图像进行实验与对比,验证了该方法的可行性,并通过目标识别评价指标验证了该方法的有效性。实验结果表明,该方法的全局准确率可达92.1%,可以在夜晚环境不同光照强度下成功地对“猫眼”目标进行识别。     

浅海中水平线列阵深度对匹配场定位性能的影响

以浅海声传播模型为基础,通过计算机仿真观察到以下物理现象：浅海中海底水平线列阵的匹配场定位性能优于其他深度水平线列阵.利用简正波建模方法揭示了这一现象的物理机理.按照简正波理论,各号模式的形状是海水深度的函数.通过比较不同深度上各号模式幅度的变化,发现海底模式幅值接近零的模式号数明显小于其他深度.这说明海底水平线列阵可以对更多号模式进行采样,进而获得更多的目标声源信息,取得更好的匹配场定位效果. 关键词： 水平线列阵 匹配场定位 基阵深度     

半经验关系与匹配场联合处理的爆炸声源快速定位

爆炸声源位置的快速准确获取对声源级测量和声传播计算具有重要意义。为了解决利用单一水听器进行爆炸声源定位时难以获得较好的定位效率和精度的问题,提出了一种基于半经验关系与匹配场联合处理的爆炸声源快速定位方法。首先通过爆炸声源满足的半经验关系,对爆炸位置进行预估,缩小匹配参数的搜索范围;同时,在基于多途时延差匹配定位理论的基础上,利用爆炸声源的半经验关系建立联合匹配定位方法,引入气泡脉动周期和冲击波峰值增加匹配物理信息,实现爆炸声源深度和距离精确反演。仿真分析与2013年南海水下爆炸声试验数据分析结果表明,一次气泡脉动周期与多途时延差的联合匹配可提高对爆炸声源深度的估计精度;冲击波峰值与多途时延差的联合匹配可提高对距离的估计精度。额外匹配量的引入减少了估计精度对接收阵元个数的依赖,能够实现用单阵元快速准确地进行爆炸源位置的估计。     

小波变换轮廓术抑制CCD非线性的分析

对比研究了CCD非线性对小波变换轮廓术和傅里叶变换轮廓术的影响,并从信号频域角度分析推导出考虑CCD非线性时,变形条纹的小波变换的频谱描述形式,得到了"脊"处小波系数的解析表达式。处理由CCD非线性引起的非完善的条纹图时,采用小波变换轮廓术提取相位,实质是采用最佳的加权滤波窗口,这样能减弱CCD非线性引起的频谱混叠对测量的影响,可以得到比傅里叶变换轮廓术更稳定的恢复效果。计算机模拟验证了此结论的正确性。     

一种水平变化波导中匹配场定位的虚拟时反实现方法

在水平变化波导中,匹配场被动定位的计算量非常大,严重阻碍了其工程应用.本文提出了一种水平变化波导中匹配场定位的虚拟时反实现方法,其抛物方程模型计算网格总数远小于匹配场处理,从而大大减小计算代价.与匹配场处理不同,虚拟时反实现方法是一个利用介质互易性和叠加性的后向传输过程.通过在各水听器位置放置虚拟声源,并在搜索区域产生相应的模糊平面,对各个模糊平面进行相应加权求和,获得的定位模糊平面.利用地中海浅海实验数据验证了虚拟时反实现方法的快速性能.     

比较法测试不同颜色匹配函数的性能

为了测试不同颜色匹配函数的预测性能,基于灰色、棕色、紫色和蓝色4个目标色,共制作了16对近同色异谱色样对(围绕每个目标色分别制作了4个待比较色),组织14名年龄不同的色觉正常观察者基于心理物理实验方法中的比较法,开展了色差大小比较实验。结果表明,实验组织的老年观察者的锥细胞响应较年轻观察者有所下降,CIE1931的预测性能优于CIE1964。不同颜色区域,各颜色匹配函数的表现各异,在进行某些颜色(如灰色,紫色和蓝色)区域的色度值表征和色差评估时,即便观察视场角大于4°,CIE1931的计算性能仍然优于CIE1964。现有CIE2006匹配函数考虑到晶状体光谱透光率和中央凹的锥细胞光谱响应,下一步可继续强化中央凹锥细胞光谱响应,优化其计算性能。     

声速剖面对不同深度声源定位的影响

在对一次试验数据进行匹配场定位处理时发现, 选取声速剖面有轻微失配的情形下, 水面弱声源显现, 水下强声源反而消失. 基于该现象研究了声速剖面失配对不同深度声源定位的影响. 首先通过仿真试验排除海上试验中不确定因素的影响, 进一步得出深处声源定位受声速剖面失配影响较大的结论, 并针对夏季负跃层情形进行跃层深度失配的仿真, 初步得出在跃层下边界以下10 m附近处的声源对声速剖面失配最敏感. 最后从简正波的角度进行理论分析, 分两点对这一现象进行了合理解释.     

基于不同观察视角的CIE 2006颜色匹配函数计算性能研究

为检验CIE 2006颜色匹配函数（CMFs）的视角参数计算性能,选用了不同原色光谱组合的LED发光面板开展颜色匹配实验。以L1(636 nm-524 nm-448 nm)为目标原色组合,L2(676 nm-524 nm-448 nm)和L4(636 nm-524 nm-472 nm)为匹配原色组合,组织了45名色觉正常观察者在4个不同观察视角下（2.9°、5.7°、8.6°和11.0°）开展了CIE推荐的2个颜色（红、蓝）和白色的颜色匹配实验。采集目标色和匹配色的光谱能量,分别代入CIE 2006 (1°～10°) CMFs中进行计算,并以计算的Δ（u’, v’）值表示颜色匹配精度。结果表明：当观察视角小于4°时,CIE 2006 2°CMFs具有较好的计算性能;当观察视角大于4°时,CIE 2006 3°CMFs具有较好的计算性能。在对大视角显示设备呈现的颜色刺激进行测量和计算校正时,现有CIE 2006 CMFs的视角参数计算性能有待进一步改进和优化。     

光磁共振实验中抵消地磁场垂直分量的方法

介绍了光磁共振实验装置的各磁场线圈,分析了光磁共振实验中抵消地磁场垂直分量传统方法的缺陷,利用垂直磁场对磁共振信号的影响,提出了一种重复性较好的抵消地磁场垂直分量的方法,减小了传统实验方法产生的误差.这种方法也可用于测量地磁场垂直分量的大小.     

强磁场下Sm-Fe薄膜不同晶态组织演化及磁性能调控

针对Sm-Fe薄膜的不同晶态组织演化和磁性能调控问题,采用分子束气相沉积方法制备Sm-Fe薄膜时,通过改变Sm含量、膜厚和强磁场来调节薄膜的晶态和磁性能.结果表明,Sm含量可以调节Sm-Fe薄膜的晶态组织演化,而晶态组织的演化和强磁场对磁性能有显著影响.Sm-Fe薄膜在Sm原子比为5.8%时是体心立方晶态组织,在Sm含量为33.0%时为非晶态组织,而膜厚和强磁场不会影响薄膜的晶态组织.非晶态薄膜的表面粗糙度和表面颗粒尺寸都比晶态薄膜的小,施加6 T强磁场会使表面颗粒尺寸增大,而表面粗糙度降低.非晶态薄膜的饱和磁化强度M_s比晶态薄膜的M_s(1466 emu/cm~3,1 emu/cm~3=4π×10-10T)低约47.6%,施加6 T强磁场使非晶态和晶态薄膜的M_s均降低约50%.Sm-Fe薄膜的矫顽力H_c在6—130 Oe(1 Oe=103/(4π)A/m)之间,其中,非晶态薄膜的H_c比晶态薄膜的H_c大.施加6 T强磁场使晶态薄膜的H_c增大,而使非晶态薄膜的H_c减小,最高可以减少95%.结果表明含量和强磁场可以用于调控Sm-Fe薄膜的晶态和磁性能.     

带电粒子在地磁场中的运动

用计算机模拟的方法研究了地磁场中带电粒子的运动特性,绘制了粒子轨迹曲线,对粒子运动进行了分析,解释了地磁场的磁瓶效应和辐射带.     

Effect of a periodic magnetic field on phase matching condition in second harmonic generation at interactions of laser-plasma

In this paper, the process of second harmonic generation (SHG) is studied in underdense plasma in the presence of a periodic magnetic field. It is shown that the difference of momentums of photon of second harmonic and two photons of main wave can be provided by momentum of everyone of Fourier components of periodic magnetic field so that momentum of nth Fourier component can be chosen by . It is also proven that the highest efficiency of second harmonic generation will be provided by the first Fourier component of periodic magnetic field . It is revealed that periodic magnetic field can produce longitudinal waves at and as well.     

Nonlinear oscillation characteristics of magnetic microbubbles under acoustic and magnetic fields

Microbubbles loaded with magnetic nanoparticles (MMBs) have attracted increasing interests in multimode imaging and drug/gene delivery and targeted therapy. However, the dynamic behaviors generated in diagnostic and therapeutic applications are not clear. In the present work, a novel theoretical model of a single MMB was developed, and the dynamic responses in an infinite viscous fluid were investigated under simultaneous exposure to magnetic and acoustic fields. The results showed that the amplitude reduces and the resonant frequency increases with the strength of the applied steady magnetic field and the susceptibility of the magnetic shell. However, the magnetic field has a limited influence on the oscillating. It is also noticed that the responses of MMB to a time-varying magnetic field is different from a steady magnetic field. The subharmonic components increase firstly and then decrease with the frequency of the magnetic field and the enhanced effect is related to the acoustic driving frequency. It is indicated that there may be a coupling interaction effect between the acoustic and magnetic fields.     

隧穿磁电阻效应磁场传感器中低频噪声的测量与研究

基于隧穿磁电阻效应(TMR)的磁场传感器具有很高的磁场灵敏度, 但同时噪声也较大,有效抑制TMR磁场传感器的噪声, 尤其是低频噪声的抑制对于其在高灵敏度要求场合的应用具有重要的意义. 本文采用高精度数据采集卡搭建了噪声测量系统, 测量了全桥结构TMR磁场传感器的噪声频谱图, 发现TMR传感器的噪声在低频段表现为1/f特性, 同时噪声功率谱密度与工作电流平方成正比关系; 低频噪声在自由层翻转区间内噪声急剧增大, 证明了1/f噪声主要来源于磁噪声, 这一结果为TMR磁场传感器的噪声特性优化指明了方向.     

脉冲磁场下水热法制备Cr掺杂ZnO稀磁 半导体晶体

本文以ZnCl₂, CrCl₃. 6H₂O和氨水缓冲溶液为原料, 在4T脉冲磁场下水热法制备了Cr掺杂ZnO稀磁半导体晶体, 通过X射线衍射分析、扫描电子显微镜观察及采用振动样品磁强计进行磁性分析等, 探讨了脉冲磁场对其微观结构及磁性能的影响. 结果表明: Cr掺杂ZnO稀磁半导体晶体仍保持ZnO的六方纤锌矿结构, 脉冲磁场具有促进晶粒生长及取向排列的作用, 4T脉冲磁场条件下合成的Cr掺杂ZnO稀磁半导体具有良好的室温铁磁性, 其饱和磁化强度(M_s)为0.068 emu/g, 而无脉冲磁场情况下制备的样品室温下呈顺磁性, 并且, 脉冲磁场下制备将稀磁半导体的居里温度提高了16 K.     

Optimal magnetoelectric coupling performance of Terfenol-D/PZT composites in resonance state under bias magnetic field

Laminated magnetoelectric (ME) composites with various thickness ratios were optimized, fabricated and experimentally investigated in this work. The Terfenal-D/PZT specimens with optimal thickness ratio between the magnetostrictive phase and piezoelectric phase, and two other values were tested for their ME coupling performance. The coupling voltage output increases linearly with the increase of DC bias magnetic field. The ME voltage coefficient increases more than 100 times in the resonance state for the optimal laminate. The DC bias magnetic field affects the ME voltage coefficient significantly, and also has little effect on the resonant frequency. The strength of AC magnetic field also slightly affects the ME voltage coefficient in resonance state, but does not affect the resonant state under which the same DC magnetic field is required. The experimental results can help understand the coupling performance of ME composite under bias magnetic field and prompt the application of ME devices.     

环形激光弱磁传感器原理实验研究

本文首次报道了环形激光弱磁传感器(RLMS)的原理和实验结果,在采用20mm长的铽玻璃作为法拉第元件时,获得了2.9×10~(-5)Oe/Hz(0.0023Amp/m·Hz)的灵敏度和9.hrs内随机漂移≯2.3Hz的稳定性.