铷原子气体自旋噪声谱的测量与改进

利用自主设计并制作的基于现场可编程门阵列的实时傅里叶变换采集卡(FFTsDAC),采用线偏振光检测碱金属铷原子气样品中的自旋随机涨落(即自旋噪声谱).详细讨论了背景噪声以及自旋噪声随探测光光强的变化关系,证实了自旋噪声来自于系统中自旋的随机涨落.对比了两种FFTsDAC(8 bit采样的FFTsDACl和12 bit采样的FFTsDAC2)的测量性能,分析了影响实验信噪比的因素.FFTsDAC2具有更高的测量效率和采样深度以及更长的单次采样时间,因而具有更高的信噪比和更好的频率分辨率,与数值模拟的结果一致.     

基于相位一致性的实时压缩跟踪方法

针对基于压缩感知的目标跟踪算法在跟踪过程中,光照剧烈变化引起跟踪不稳定或跟踪失败的问题,本文提出了一种基于相位一致性的改进跟踪方法.该方法利用相位一致性图像特征对光照变化不敏感的特点,首先对样本搜索区域内的图像进行相位一致性变换,然后再提取变换后相位一致性图像的特征,将其用于分类器中来确定目标位置.实验结果表明,该方法在目标受到光照剧烈变化影响的情况下具有很强的适应性,在目标大小为50pixel×55pixel时平均处理帧频可达22fps.与已有基于压缩感知跟踪算法相比,该算法在光照变化剧烈的情况下仍具有很好的鲁棒性,而且在目标尺度和纹理发生一定变化的情况下跟踪稳定.     

相干偏振复用正交相移键控实时相干接收中的并行流水型恒模算法(英文)

在对相干偏振复用四相相移键控信号进行偏振解复用的实时相干接收机中,为高效补偿偏振效应,同时降低系统对时钟频率要求与系统中FPGA资源的使用量,对接收机中广泛采用的恒模算法从并行性、滤波器阶数、以及流水性3方面进行了研究改进,提出了并行流水型恒模算法.研究结果显示,在43Gb/s高速相干接收系统中,相干接收机的并行度宜为32,滤波器阶数宜为5.VPI与MATLAB联合仿真结果表明,采用本文提出的并行流水型恒模算法后,基于FPGA的四相相移键控信号实时相干接收机对时钟频率的要求可以降低到168MHz;在不丢包的情况下,系统能够处理43Gb/s相干接收系统中的全部数据,有效实现偏振解复用;在背靠背情况下,补偿1×10-3误码率的OSNR为14.5dB.利用高层次综合软件将并行流水型恒模算法下载到FPGA中,DSP资源的使用量仅仅是传统算法使用量的1/8.     

采用相位半角的两步相移法

针对经典两步相移算法对光强不均匀分布和物体不均匀反射率处理能力不强的问题,分析相移量为90°的情况,采用光强模型,直接对光强进行数据操作,利用三角关系,给出了求解折叠相位相位半角的计算方法,通过高度-相位差公式得到物体的三维形貌数据,避免了因归一化操作过程中取最值方法引起的误差.实验对比分析了经典四步相移法和两步移相法,表明在环境光强可以忽略不计或足够小的情况下,该方法误差范围为±0.2mm,结果优于经典两步相移法,接近于测量误差最小的四步相移法.     

Real-time pupil tracking backlight system for holographic 3D display (Invited Paper)

We propose an automatic three-dimensional(3D)pupil tracking backlight system for holographic 3D display system with large image size and full-parallax accommodation effect.The proposed tracking module is applied to a holographic 3D display system with two sets of directional holographic imaging module composed of 2×2 large scale lens array and 22-inch high-resolution liquid crystal display 3D panel.System architecture is described and experimental results are presented.     

正弦相位调制型激光自混合干涉仪的实时位移测量技术

采用正弦相位调制技术与时域解调相位方法相结合,提高激光自混合干涉仪在大量程位移测量中实时测量的准确度和速度。通过在激光器外腔中放置的电光晶体调制器对光束进行正弦相位调制,采用时域解调相位方法解调干涉信号相位。同时满足了大量程位移测量过程中的速度要求以及实现干涉仪位移测量的实时性。实验上,用PI公司高分辨率的商用电动位移平台标定的结果验证了该正弦相位调制激光自混合干涉仪在百毫米级大尺度位移测量中可达到小于0.5μm的位移测量误差。对干涉仪在实时位移测量中的影响测量速度的因素进行了分析,得出了本干涉仪的测速上限。     

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对准光学谐振腔诊断等离子体的传统诊断方法进行了改进,提出一种可用于诊断瞬态等离子体的实时诊断方法。通过实验证明,矢量网络分析仪点频测试(CW Sweep)对信号相位变化的测量速度足够快,可以跟上等离子体鞘套和尾迹的变化速度,因此利用该方法诊断等离子体鞘套和尾迹是可行的。通过对诊断系统性能的评估,表明诊断装置具有较高的实时性,对等离子体电子浓度有较宽的测量范围,测量范围可达10-1~1015m-3。     

基于改进型高斯混合模型的嵌入式实时运动检测系统

针对在嵌入式CPU上难以做到复杂背景下运动目标的实时检测,提出了一种基于改进型高斯混合模型的实时运动检测方案,采用改进型高斯混合模型,对高斯混合模型进行简化和结构调整,同时进行了C语言层面和CPU层级的优化,使其更合适于嵌入式平台,并详细分析了DM6446平台的软硬件设计,介绍了该算法在DM6446平台上的实现过程。实验结果表明：该系统能够有效克服外界环境变化带来的干扰,能够实时检测,可以实现多目标跟踪。     

基于PXI总线高速数据传输卡的设计 

为了实现数据采集存储设备产生的高速、大容量地数据能够快速、可靠、远距离地实时传输,提出了以PXI系统为平台,采用单一周期和线性突发模式相结合的总线访问方式,以PCI9054作为“桥接”芯片,高速FPGA为微控制器,结合LVDS及高速光纤传输技术的总体方案设计;经实践测试,传输数据正确可靠,实现了177 Mbps长距离通信速率。     

基于web网络优化协议的水质污染程度在线监测系统设计

针对传统人工水质污染程度检测工作效率低、实时监测能力不强的问题,设计并实现了基于web网络优化协议的实时在线水质污染程度自动监测系统,系统利用无线传感器网络节点对区域水源水质进行监测,通过无线分组通信技术与宽带网络对数据进行远程传送,工作人员可实现web实时在线的水质信息查询、管理控制、数据收集、报警提示等操作,基于web的水质监测系统,提升了系统的可扩展性、易用性以及实时性等;系统硬件包括传感器模块、无线通信模块、单片机外围电路、以太网接口模块等;系统软件设计了web网络优化协议、系统监测平台、远程参数设置、驱动程序等内容;应用该系统对西安市护城河的水质进行污染程度监测,部署20个传感器监测节点,1个监测子站节点,1个远程web监测主站,分别监测河水中pH值、总磷浓度TP、化学耗氧量(COD)、氨氮浓度,连续采样两天时间,通过仿真实验表明,该系统实现了100%的通信成功率,网络之间访问速度是传统网络协议的5~8倍,无线传感器网络与远程监测工作稳定可靠,通信速率满足实时监测要求,适用于对城市水源水质污染程度的实时在线监测。