空间激光通信最新进展与发展趋势

空间激光通信凭借其带宽优势,成为未来高速空间通信不可或缺的有效手段,是近年来国际上的研究热点。本文详细介绍了美国、欧洲和日本在空间激光通信技术领域的最新研究进展和未来发展规划,总结了国内外空间激光通信演示计划的主要参数指标。通过对空间激光通信最新研究计划的分析,归纳出空间激光通信高速化、深空化、集成化、网络化、一体化5个发展趋势,以及需要突破的高阶调制、高灵敏度探测、多制式兼容、"一对多"通信等关键技术。为我国激光通信设备及相关研究提供借鉴和参考。     

空间光束实时捕获、跟踪实验与分析

提出一种空间光束捕获、跟踪设计方案,在实验室条件下实现其主要功能,并对其定位精度和实时性进行了分析,结果表明：信标光定位处理的时间为25 ms,角度测量的相对误差为1.3％,显示出良好性能.同时,为由理论分析到实际星载PAT系统提供试验依据.     

空间光通信ATP系统的研究

自由空间光通信是以激光为载波,以大气为传输媒质的新型通信技术。捕获、跟踪、瞄准(ATP)子系统是自由空间光通信系统的关键技术之一。给出了空间光通信系统中ATP子系统的原理,对由共轴双检测法组成的ATP系统进行了研究,建立了共轴双检测ATP试验系统。结果表明采用共轴双检测ATP系统能够提高系统精度和稳定性,跟踪精度比复合控制ATP系统有了明显提高。     

新型电机驱动充电一体化分析与研究

提出了一种基于AC-link的新型电机驱动充电一体化拓扑结构,可以满足电机驱动控制和充电两种工作模式。该拓扑正向工作时驱动电机为电机驱动控制状态、反向工作时给蓄电池充电为充电状态。首先对该新型拓扑结构两种工作模式的工作原理进行详细介绍,采用有效的控制策略并使用Simulink软件搭建仿真模型,对一体化拓扑结构和控制策略进行验证,仿真结果表明,该拓扑工作在充电模式时可以满足电池全部充电阶段的不同电压需求;工作于电机驱动模式,无论是加速过程还是正常工作过程,定子电流均呈现良好的三相正弦形态,并且转速可以达到给定值,从而证明了这种拓扑结构和控制策略的可行性。     

直线电机驱动回热器性能研究

本文提出并搭建了一种采用直线电机驱动的回热器热声转换实验台,通过调节负载阻抗改变回热器处声场条件,研究回热器在不同声场下热声转换特性。文中首先对实验系统进行了数值模拟,结果表明,回热器存在最优的工作声场,但由于有限水力半径因素,最优声场会偏离行波相位。计算中系统获得了最大1300 W净输出声功,热声效率达到35%。之后进行的实验实现了回热器处声场的调节,验证了回热器的声功放大作用,并获得了与数值计算相同的趋势。     

单轮电机失效时四轮轮毂电动汽车各驱动模式转向特性研究

本文在对轮胎侧偏特性和轮胎力研究的基础上,提出了四轮轮毂电动汽车四种驱动模式的转向力矩分配问题。通过数学分析,将此问题转化为一个有约束条件的最优化求解问题,接着使用MATLAB优化工具箱,并采用有效集算法对此优化问题进行求解,最终解决了单轮电机失效时四种驱动模式的选择问题,为改善单轮电机失效时四轮轮毂电动汽车的转向特性,防止车辆侧滑失稳提供了理论依据。最后采用汽车动力学仿真软件TESIS DYNAware对所提理论的正确性进行了仿真验证。     

直线电机驱动热压缩机数值模拟及实验研究

提出了一种利用活塞与气缸间间隙充当回热器的热压缩机系统,利用编制的程序,分析了充气压力,加热温度.余隙容积、活塞与气缸之间间隙.工质等对直线电机驱动的热压缩机系统性能的影响.研制了直线电机样机驱动热压缩机样机并进行了系统实验研究,得到了阻力元件、活塞与气缸壁壁间隙、热端加热温度对冷腔和热腔内压力峰-峰值的影响,表明He...     

空间激光通信系统动态跟瞄参数测试方法研究

跟瞄精度是空间激光通信系统捕获、跟踪和瞄准(acquisition,tracking and pointing, ATP)分系统的重要指标参数之一,其准确测量是评估空间激光通信系统远距离通信性能的关键。介绍了空间激光通信系统ATP分系统跟瞄精度的测试方法,设计了一种基于平行光管法的空间激光通信系统动态瞄参数测量装置,分析和讨论了影响动态跟瞄精度测量不确定度的因素。试验表明,该测量装置在100 Hz振动频率条件下,ATP分系统稳定精度测量不确定度达到1.9 μrad(k=2),可用于空间激光通信系统ATP分系统跟瞄参数检测以及远距离激光通信性能评估。     

近地光无线通信信号跟踪系统的设计

提出了一种运用于近地光无线通信的单回路信号跟踪系统，描述了其结构和控制算法，对其性能进行了模拟分析。     

天顶附近三轴光电跟踪系统Z轴运动状态分析

针对三轴光电跟踪系统在地平式盲区内的跟踪策略所具有的多样性,对天顶附近三轴光电跟踪系统Z轴运动状态进行了分析.仿真结果表明：地平式盲区内Z轴做匀角速运动有利于     

卫星激光通信终端光跟踪检测的数理基础

卫星激光通信光束的传播在空间属于远场衍射,而在地面光学跟踪检验中属于近场衍射。采用菲涅耳衍射理论研究了远场衍射和近场衍射对于产生光学跟踪位置误差信号的本质上的差别并且分析了等效条件,证明了近场检验中采用卫星相对角度运动轨迹的光束扫描可以准确模拟远场相对运动,同时也得到了光斑特性和卫星抖动模拟的分析。澄清了卫星激光通信终端光学跟踪性能检验中的基本概念,具有实际指导意义。     

大气湍流对空间激光通信跟踪系统的影响

基于大气信道内的空间激光通信演示验证实验,对系统光斑跟踪精度的影响因素进行了分析,研究了大气湍流对光斑跟踪精度的影响,建立了光斑质心检测模型,设计了一套信标光光斑粗精复合跟踪系统.搭建了室内测试实验系统,完成了大气湍流对光斑跟踪精度影响的测量,结果表明在中弱湍流时,跟踪精度随湍流增大有近似线性关系,系统整体跟踪精度在5~15μrad之间,可较好地完成光斑跟踪功能.在野外环境开展的飞机-飞机激光通信演示实验中,对伺服系统的跟踪性能及跟踪精度进行实际测量,整体跟踪精度不大于15μrad,与室内实验测试系统基本一致.     

多目标跟踪中目标数量准确识别算法

由于场景中存在目标遮挡与重叠的影响,以及检测时产生的分割错误,同一个目标往往被识别为若干运动区域,或者多个目标被识别为同一个运动区域,从而导致目标数量识别错误。为了解决这一问题,提出了一种结合融合与分离操作的理论来分析视频的方法,将多目标跟踪的问题转化成为一个找寻后验极值的问题。采用图论的方法表示观测结果,利用图像序列中目标运动轨迹和外观相似度的信息,将多目标跟踪的问题归结为找寻图中多个最优路径的问题。该方法采用了滑动窗口框架以便统计固定数目帧的信息。实验结果表明该方法能够应对实际中发生的上述现象,达到了准确识别多目标数量的目的。     

Passive Tracking of Multiple Underwater Targets in Incomplete Detection and Clutter Environment

A major advantage of the use of passive sonar in the tracking multiple underwater targets is that they can be kept covert, which reduces the risk of being attacked. However, the nonlinearity of the passive Doppler and bearing measurements, the range unobservability problem, and the complexity of data association between measurements and targets make the problem of underwater passive multiple target tracking challenging. To deal with these problems, the cardinalized probability hypothesis density (CPHD) recursion, which is based on Bayesian information theory, is developed to handle the data association uncertainty, and to acquire existing targets’ numbers and states (e.g., position and velocity). The key idea of the CPHD recursion is to simultaneously estimate the targets’ intensity and the probability distribution of the number of targets. The CPHD recursion is the first moment approximation of the Bayesian multiple targets filter, which avoids the data association procedure between the targets and measurements including clutter. The Bayesian-filter-based extended Kalman filter (EKF) is applied to deal with the nonlinear bearing and Doppler measurements. The experimental results show that the EKF-based CPHD recursion works well in the underwater passive multiple target tracking system in cluttered and noisy environments.     

分布式喇曼光纤放大器在光传输系统中的应用

就分布式喇曼光纤放大器独特的低噪声和灵活的功率调整性质进行了分析，并就它在系统中的应用作了简单的介绍。     

抑制信道间干涉的40 Gb/s光码分复用系统

成功演示了码片速率高达280 Gchip/s的全光编解码,编解码光栅是采用"等效相移"方法制作而成的超结构光纤布拉格光栅(SSFBG).考虑和分析了信道间干涉,实验验证了40 Gb/s×2的光码分复用(OCDM)信号复用.引入非线性光学环镜(NOLM))来抑制信道问干涉,利用非线性光学环镜的非线性开关特性将解码输出脉冲的宽度由7.7 ps压缩至3.8 ps,并同时有效的减小了干扰噪声,进而提高系统性能.理论计算和实验结果表明了采用超结构光纤布拉格光栅和非线性光学环镜实现高效编解码的可行性.高速的全光编解码可以应用于点到点的光码分复用系统以及光标签交换网络.     

色散补偿光纤通信系统中孤子之间的相互作用

采用变分原理与位力定理研究了非线性光通信系统色散补偿方案中,相邻孤子之间的相互作用对孤子传输特性的影响。结果表明:在相位匹配与等幅孤子注入时,在普通单模光纤中这两个孤子先相互吸引,而后又相互排斥,显现周期性碰撞的变化规律,形成束缚孤子态,而在色散补偿光纤中传输的孤子之间不发生碰撞;对相位不匹配与等幅孤子注入,孤子之间发生分离;对相位匹配和不等幅孤子注入,在色散补偿光纤中传输的孤子,如果初始间隔φ0越小,应注入较大的初始幅值差η0,以利于孤子的传输。