一种激光制导信号分选识别算法的研究

为了对制导武器实现有效的干扰, 必须进行码型的识别及预测。针对现有可查的激光制导武器, 通过对其编码技术的分析, 深入讨论了激光脉冲信号的分选技术和码型识别技术, 结合雷达信号的重频分选算法(PRI算法), 提出了一种新的制导脉冲分选识别算法, 该算法融合了脉冲的分选及编码的识别流程, 并通过Matlab进行了仿真验证, 达到了预期解码识别的目的。基于FPGA, 在硬件上对该干扰流程进行了实现, 提供了简单的可行性方案。     

一种基于自相关的激光脉冲编码信号解码方法

激光脉冲编码是半主动激光制导武器采用的一种抗干扰措施,为满足半主动激光制导武器光电对抗的需要,以激光信号的脉冲到达时间(TOA)为参数,依据激光脉冲编码信号的时间相关性,提出了一种通过首先对由脉冲到达时间组成的脉冲到达时间序列作自相关处理,计算出信号的重复周期,然后再在一个信号周期内,通过确定脉冲重复间隔的时间值、个数和位序来鉴别信号码型,从而实现信号解码的方法。阐述了该解码方法的原理及实现。原理实验和数字仿真实验证明,对于当前半主动激光制导武器采用的大多数激光脉冲编码信号,采用该解码方法,一般在4个信号周期时间内就能实现解码。     

基于TOA信息的脉冲星信号周期估计方法

针对脉冲星信号周期估计需逐步搜索、计算量大等问题,提出脉冲星信号周期直接估计算法.根据周期不确定误差对时域上脉冲到达时间(Pulse Time of Arrival,TOA)估计方法的影响,推导了基于TOA信息的脉冲星信号周期估计方法的数学模型.该方法将一组观测到的脉冲光子到达时间序列(Photon Time of Arrivals,TOAs)进行等时间间隔分段,在时域上对每段TOAs进行相位估计获得相应的TOA信息,并根据建立的TOA信息与周期误差的关系采用最小二乘原理估计脉冲星信号周期.对周期准确性的评价不同于传统的依赖折叠轮廓的好坏,而是以TOA与时间图像的斜率作为依据,这一依据更直观、易于理解.理论分析与物理、计算机仿真数据结果表明,本文所提的周期估计方法能够根据短时间脉冲光子到达时间序列获得高精度和高分辨率的脉冲信号周期,有利于X射线脉冲星导航的工程应用.     

激光辐照光伏型光电探测器热效应的有限元分析

建立了高斯激光辐照光伏(PV)型光电探测器温升的三维物理模型，采用有限元分析方法计算了探测器的三维温度场分布，探讨了辐照时间、胶层厚度和胶层热导率对熔融损伤阈值及热恢复时间的影响。研究结果表明：InSb PV型探测器受到强激光连续辐照时会发生熔融损伤破坏，且最早发生于迎光面的光斑中心；激光的功率越高，造成损伤破坏所需要的时间越短；热导率越大，越薄的胶层对应的损伤阈值越大，但胶层厚度和热导率对熔融损伤阈值的影响在大功率激光辐照时才较明显。为了提高PV型探测器抗激光辐照能力，应选用热导率大且尽可能薄的胶层。采用该模型计算得到10W功率激光辐照下的熔融时间为3.26s,与实验得到的3s基本吻合。     

周期脉冲序列调制色噪声作用下单模激光的光强关联时间

采用周期矩形脉冲信号直接调制色噪声作用下的单模激光增益模型,运用线性近似的方法计算得到了模型输出光强的自关联函数和关联时间(Tc),并讨论了光强关联时间随噪声强度和调制脉冲信号的变化关系.研究结果发现:噪声关联程度λ＜0时,光强关联时间Tc随噪声强度Q、D及脉冲信号的振幅A的变化曲线均出现了随机共振现象,系统的涨落达到最小,而在λ≥0时,Tc单调变化;在-1＜λ＜1范围内,Tc随噪声关联时间τ和信号的脉冲宽度θ的变化曲线也均出现了随机共振现象,且随λ的减小,共振现象越明显;Tc随信号周期T的变化却出现了抑制现象,λ越小,抑制作用越强.     

叉状光电探测器阵列电极的设计与优化

针对行波光电探测器阵列(TW-PDA)的传输时延导致各路电信号在输出终端产生相位失配,影响整体频率响应的问题,提出了一种叉状光电探测器阵列(F-PDA)的电极结构.该电极采用对称连接结构代替TW-PDA的逐级连接结构的方法,使得各路光电探测器单元与信号输出终端的距离保持一致,从而克服传统结构中由于传输时延带来的一系列问题.电极的结构参数经HFSS进行设计并优化后,在100 GHz内的最大插入损耗不超过1.5 dB,特征阻抗稳定于50Ω左右.实验结果表明,制备的TW-PDA在40 GHz下的插入损耗约2.5 dB,3 dB带宽约6.9 GHz;而F-PDA对应的测试结果分别约1.36 dB以及13.8 GHz.相比而言,本文提出的结构存在明显的性能提升.     

基于CNN的废旧纺织品在线NIR高效识别与自动分选技术研究

我国每年产生废旧纺织品超过2 600多万吨,且随着经济的发展呈现逐年增多的趋势,而其再生利用率不足10%。废旧纺织品组分的多样性和结构的复杂性是影响其准确分类、快速回收和高附加值再利用的最大障碍。人工识别分选既费时费力又不准确,而近红外光谱分析技术可对其进行快速无损高效识别分选。在前期探究的最佳测试条件下,利用自主研制的“纤维制品在线近红外高效识别与分选装置”对聚酯、棉、毛、锦纶、真丝、粘胶、腈纶、聚酯/毛、聚酯/棉、聚酯/锦纶、真丝/棉混纺和“特殊类”共计12类1 060个废旧纤维织物样本进行在线原始近红外光谱采集。基于采集的样本在线原始NIR谱图,利用卷积神经网络方法,依据输入的样本光谱数据及对应分类标签进行网络训练,建立了12类废旧纺织品在线NIR定性识别模型。对比一维、二维卷积神经网络模型,其二维模型较优,该模型是将901～2 500 nm的一维数组归一化后转化为40×40像素的二维灰度图像,再交替进行多次卷积和池化来进行光谱特征的提取、压缩和数据降维。通过模型计算得到每类废旧纺织品样本的类别概率值,取其最大值作为该类织物的最终分类。本模型训练过程设置为500轮,每次取32个样...     

面向脉冲星导航的聚焦型X射线探测器测试标定方法研究

通过脉冲星辐射信号特征研究和空间观测需求分析,提出了一种面向导航应用的X射线探测器测试方法.首先推导了X射线光子欠探测概率公式,分析了不同星源流量及不同探测器时间分辨率下对光子探测能力的影响.通过数值模拟方法建立了脉冲到达时间与脉冲轮廓相似度的关系.处理了我国硬X射线调制望远镜的Crab脉冲星观测数据,研究了不同能段脉冲轮廓差异.其次,系统地研究了面向导航应用的X射线探测器测试及处理方法,并利用地面测试系统完成了一款自主研发的聚焦型X射线探测器测试工作.通过数据分析得到,聚焦型探测器本底噪声为3.63×10-5ph/(cm~2·s~(-1)),工作能区为0.2～22.7keV,时间分辨率为4.17μs,空间响应约为5′,能量非线性为0.52%,能量分辨率优于200eV@5.7keV,典型探测效率为39.18%@4.51keV.聚焦型X射线探测器在弱脉冲信号及强背景噪声下,均能还原出Crab脉冲星脉冲轮廓,在2 400s内能够探测到辐射流量弱于背景噪声10倍的脉冲信号.结果表明,该款聚焦型探测器性能优秀,能够满足导航脉冲星(如PSR B1509)的空间观测需求,也验证了测试方法的可行性.     

信号调制下色噪声间关联的周期调制对单模激光随机共振的影响

在色噪声间的关联程度受时间周期调制的激光系统中,研究噪声受信号调制情况下的随机共振.用线性化近似的方法计算了光强关联函数及信噪比.具体讨论信噪比随噪声强度、噪声自关联时间、信号频率以及时间周期调制频率的变化关系.发现一种新的随机共振：信噪比随时间周期调制频率的变化出现周期振荡型随机共振;发现广义随机共振：信噪比随抽运噪声自关联时间的变化、随信号频率的变化出现随机共振;同时也存在典型的信噪比随噪声强度的变化而出现的随机共振.而信噪比随量子噪声自关联时间的变化表现为抑制. 关键词： 信号调制 时间周期调制 噪声间关联程度 周期振荡型随机共振     

激光脉冲加热下含湿多孔介质温湿信号的测量与分析

本文介绍了一种动态测量激光脉冲加热下多孔介质温湿信号变化的方法。借助于响应时间为１μｓ的超小型薄膜电阻及日本 ＹＯＫＯＧＡＷＡ ＤＬ２７００数字示波器,研制了能对激光脉冲加热下多孔介质温湿信号的变化迅速作出响应的测量系统。利用可编程ＮｄＹＡＧ激光发生器触发高能流密度的小尺寸短脉冲激光,轰击有高空隙率及热延迟时间为秒量级的纸张,进行测定多孔介质温湿信号变化的实验。通过实验发现,在该测量系统下可观测到明显的湿纸张温度信号的阶跃与波动效应以及湿份信号的突变特征。信号洁净、干扰小、信噪比高,信号有良好的跟随性,从而为研究多孔介质超急速传热传质过程中热质的传递行为提供实验测量手段。     

阵列信号源中的窄带噪声实时生成与时延控制技术研究

针对鱼雷声自导测试信号源中的目标辐射信号模拟问题,集中探讨窄带噪声的生成及其通道间时延控制算法。首先研究窄带噪声实时生成算法,基于线性同余法生成均匀噪声,以其作为查询噪声池的地址,产生宽带噪声,并通过带通滤波得到窄带噪声。为保证模拟目标的方位角精度,精确控制各个通道的时延量,提出适用于宽带信号的延时滤波算法,基于多采样率信号处理技术,通过对噪声信号进行插值、延迟、选抽、滤波等操作,提高时延控制精度。结合算法原理分析,得到延时滤波的简化算法。数字仿真表明,提出算法适用于窄带信号实时生成,时延控制精度高。     

脉冲相干激光雷达测距信号研究

对脉冲激光雷达外差测距信号进行了研究，理论上，采用调Q激光脉冲的数值计算波形，研究了脉冲激光经远处目标漫反向后进行外差接收的波形及其傅里叶变换频谱成分。实验上，研究了可调谐电光调Q射频激励波导CO2激光器脉冲激光经目标反射后的外差波形及其傅里叶变换频谱成分，并计算了目标的距离，理论分析与实验结果一致。     

Quantum Linear System Algorithm for General Matrices in System Identification

Solving linear systems of equations is one of the most common and basic problems in classical identification systems. Given a coefficient matrix A and a vector b, the ultimate task is to find the solution x such that Ax=b. Based on the technique of the singular value estimation, the paper proposes a modified quantum scheme to obtain the quantum state |x〉 corresponding to the solution of the linear system of equations in O(κ2rpolylog(mn)/ϵ) time for a general m×n dimensional A, which is superior to existing quantum algorithms, where κ is the condition number, r is the rank of matrix A and ϵ is the precision parameter. Meanwhile, we also design a quantum circuit for the homogeneous linear equations and achieve an exponential improvement. The coefficient matrix A in our scheme is a sparsity-independent and non-square matrix, which can be applied in more general situations. Our research provides a universal quantum linear system solver and can enrich the research scope of quantum computation.     

光栅衍射型超广角激光告警系统光斑定位方法

成像光斑中心精确定位是光栅衍射型超广角激光告警系统具有高定向准确度和高波长分辨能力的基础.本文分析了光栅衍射型超广角激光告警系统成像光斑特点.针对随激光入射角增大,系统成像光斑畸变为强度近似高斯分布倾斜光斑的问题,提出一种改进型高斯拟合法计算光斑中心,通过仿真模拟和实验测试研究了新方法的定位性能.模拟结果表明,高斯噪音标准差为0.01情况下,光斑长轴与x轴夹角由0°逐渐增大为90°过程中,本文方法的定位误差平均值小于0.005像素,误差标准差小于0.02像素.实验测试表明,实验图像经帧相减和高斯平滑滤波预处理后,光斑长轴与坐标轴方向一致时,本文方法与高斯拟合法的定位结果非常接近,明显优于灰度重心法.光斑倾斜时,本文方法求得的激光入射方向角的误差均值和标准差明显小于灰度重心法和普通高斯拟法.     

矩形控制脉冲在半导体光放大器中对高斯信号脉冲的压缩效应分析

提出了在半导体光放大器中应用矩形控制脉冲对高斯信号脉冲进行脉冲压缩的新方案.应用Matlab软件数值模拟的结果表明:在保持信号脉冲的峰值增益不变的情况下,具有较高能量的矩形控制脉冲能使输出信号脉冲的宽度得到大幅度压缩.     

全向激光告警系统中窄带滤光片的透射率分析

根据全向激光告警系统的结构特点,阐明了系统中大视场接收和窄带光谱滤波技术之间的矛盾.通过建立法布里-珀罗滤光片的模型,从反射膜的反射率、位相跃变以及间隔层介质所产生的光程差等因素,分析了激光从不同入射角入射时,滤光片具有不同的透射率.给出了激光入射角与透射率之间的关系公式,通过实验验证其有效性.     

Dynamical Properties of Two-Mode Ring Laser with Injected Signal

The dynamical properties of two-mode ring laser with different values of mode coupling constants are investigated by the full saturation laser theory with an injected signal. By a one-dimensional approximation, the intensity correlation time T_c and effective eigenvalue λ_eff¹¹ are calculated. The effects of backscattering and injected signal are discussed.     

基于FPGA的四频陀螺信号解调系统的设计与仿真

为了简化四频差动激光陀螺的信号读出系统,采用了一种基于FPGA实现的数字电路解调方案取代传统的合光棱镜中的1／4波片和偏振片来分离左、右旋陀螺信号。简述了四频差动激光陀螺的信号读出原理及解调电路方案,设计了主要由A／D转换器和FPGA构成的四频陀螺信号读出系统。通过Quartus Ⅱ等EDA工具在软件上对系统予以了实现,并针对其主要功能模块进行了仿真验证。仿真结果表明,将四频陀螺信号转化为数字信号后,利用FPGA实现信号解调并最终达到分离左、右旋陀螺信号的方案是可行的,该方案将有助于全数字化激光陀螺的研制。     

Influence of Signal and Noise on Statistical Fluctuation of Single-Mode Laser System

On the basis of calculating the steady-state mean normalized intensity fluctuation of a signal-mode laser system driven by both colored pump noise with signal modulation and the quantum noise with cross-correlation between its real and imaginary parts, we analyze the influence of modulation signal, noise, and its correlation form on the statistical fluctuation of the laser system. We have found that when the amplitude of modulation signal weakens and its frequency quickens, the statistical fluctuation will reduce rapidly. The by reducing the intensity of pump noise and quantum noise. statistical fluctuation of the laser system can be restrained Moreover, with prolonging of colored cross-correlation time, the statistical fluctuation of laser system experiences a repeated changing process, that is, from decreasing to augmenting, then to decreasing, and finally to augmenting again. With the decreasing of the value of cross-correlation coe~cient, the statistical fluctuation will decrease too. When the cross-correlation form between the real part and imaginary part of quantum noise is zero correlation, the statistical fluctuation of laser system has a minimum. Compared with the influence of intensity of pump noise, the influence of intensity of quantum noise on the statistical fluctuation is smaller.