基于EKF的水下LD通信精对准控制算法

高速激光通信中接收机与光斑中心很难处于精对准状态,导致水下光通信链路难以稳定建立.首先采用蒙特卡洛仿真统计法分析激光光子在海水中传输的接收光强分布规律,再通过实验对接收端的光斑图像进行采样分析,利用曲线拟合得到接收器位置与接收光强的关系.仿真与实验结果表明:光束经过25 m的水下传输,接收光强分布仍近似为高斯分布.采用非线性估计算法(扩展卡尔曼滤波)与基本状态控制反馈理论,根据接收光强度估计接收器当前位置与最大光强处的距离,通过反馈算法实现接收端与光斑中心的主动跟踪对准.算法仿真结果显示,接收端对准误差在2 mm以下,稳定后接收效率超过98%.     

EicC对撞光学设计

EicC是中国科学院近代物理研究所计划建造的中国电子-离子对撞机装置,该对撞机质心能位于20 GeV附近,是研究海夸克的最佳能量窗口,同时还可研究胶子和价夸克。EicC对撞粒子为高极化率质子和电子束团,质子环pRing采用八字环设计方案,可以更好地保持极化质子束团极化率,电子环eRing采用跑道形环设计方案,可以更好地利用隧道空间。该装置电子束流能量中心值为3.5 GeV,电子束RMS发射度为水平方向60 nm·rad,垂直方向60 nm·rad,对撞点b函数为水平方向0.4 m,垂直方向0.12 m;质子束流能量中心值20 GeV,质子束RMS发射度为水平方向300 nm·rad,垂直方向180 nm·rad,对撞点b函数为水平方向0.08 m,垂直方向0.04 m,设计亮度2×1033 cm–2s–1。EicC采用双对撞区非对称光学设计,通过对EicC不同色品补偿方案的研究,最终确定了弧区加短直线节共同补偿的色品补偿方案;通过研究对撞点处b函数以及对撞点间相移对动力学孔径的影响,最终得到pRing动力学孔径大于8 s(s为束团RMS尺寸)、eRing动力学孔径大于20 s,满足大于束团尺寸6 s的要求。     

相控阵超声检测成像技术在耐张线夹压接质量检测的应用研究

"三跨"线路耐张线夹压接质量影响着电网运行安全,目前耐张线夹压接质量检测均存在一定的局限性,该文提出了基于相控阵超声检测技术的耐张线夹检测方法。首先对耐张线夹相控阵超声检测图谱进行了信号分析,证明相控阵超声成像技术可直观有效地检测耐张线夹漏压和欠压等压接质量缺陷。此外,为提高相控阵超声检测成像质量,分析成像影响因素,采用控制变量法研究线阵探头频率、孔径和焦距对耐张线夹相控阵检测成像的影响规律。研究发现:低频探头检测时耐张线夹检测信号会发生重叠,探头频率增大时,分辨力提高,但声波衰减增大,频率选择时要综合考虑对分辨力和灵敏度的影响;随探头孔径的增大,近场区长度增加,系统分辨力和灵敏度提高,但孔径增加受到工件外形尺寸的限制,一般选择孔径时应保证铝中的近场区长度不小于铝套管厚度和单根铝导线直径之和;聚焦区域的成像质量明显优于非聚焦区域,孔径变小时,焦点位置对检测结果的影响增大,检测时将焦距设置为铝套管厚度时检测成像效果最佳。研究结果对于相控阵超声成像在耐张线夹压接质量检测上的工程应用具有重要的参考价值。     

SAW器件在扩展频谱通信中的应用

扩展频谱(以下简称“扩频”)通信在现代通信中是一种很重要的技术,具有抗干扰性强和保密性好的能力;在测距中可以改善测距精度,因为测距精度与扩展带宽有关;利用具有相同谱的码分多址,多个用户可以共用一个信道。 SAW器件在通信系统中有很多应用。本文主要是介绍SAW-MSK信号调制器/产生器和SAW卷积器在扩频通信系统中的应用并报道某些实验结果。     

G波段500 W带状注扩展互作用速调管设计研究

针对太赫兹频段实现高功率面临物理机制上的难题,设计了一个G波段带状注速调管,展示了基于非相对论带状电子注和扩展互作用技术所能达到的功率水平以及影响性能的物理因素。文中设计基于电压24.5 kV、电流0.6 A,1 mm×0.15 mm的椭圆电子注,以及与之相匹配的互作用系统,即横向过尺寸哑铃型多间隙谐振腔,可以实现高功率和高增益。三维PIC仿真结果显示,在考虑实际腔体损耗的情况下,能够获得超过500 W的功率,电子效率和增益分别达到3.65%和38.2 dB。研究发现,输出功率和效率的提升很大程度上受到多间隙腔模式稳定性以及电路欧姆损耗的制约;输出腔的欧姆损耗对输出功率影响尤为显著,工程设计需要特别考虑。本文的研究为高频段带状注扩展互作用器件的研发打下了良好的基础。     

多模锥形光纤耦合与出光特性的研究

从理论和实验两方面研究了多模锥形光纤锥端的特性。用射线理论分析了不同锥角大小条件下锥端光线传输特性,推导出了锥角大小与锥端孔径角及出光发散角的关系。按照理论指导制备了不同锥角的银行光纤,通过激光二极管与锥形光纤耦合等实验验证了理论的正确性。     

基于扩展层次自动机的UML状态图完备性和一致性检验

UML状态图是UML中重要的建模元素之一,用以描述软件系统的离散行为。完备性和一致性是UML状态图模型最重要的性质之一,是进一步验证模型行为正确性的前提。给出了状态图模型完备性和一致性的定义,研究了对完备性和一致性进行检验的方法。该方法首先把状态图模型变换成扩展层次自动机(EHA),然后对EHA进行分析。EHA中间格式消除了状态图的复杂性,简化了冲突迁移的优先级判别,便于设计简捷有效的算法对完备性和一致性进行检验。该方法的主要优点是利用了EHA的特性,给出了组合状态上迁移的传播算法,解决了完备性和一致性分析的难点。     

一种降低PTS复杂度的新方法

正交频分复用(OFDM)的主要缺点是峰平比(PAPR)过高,由于OFDM发射端功率放大器的非线性,高的峰平比会导致信号的频谱扩展,同时降低了放大器的工作效率.提出了一种基于部分传输序列(PTS)改善正交频分复用信号峰平比(PAPR)的优化算法.仿真结果表明,优化算法大大降低了系统的复杂性,实现更容易,在性能和计算复杂度之间取得了较好的折衷.     

卫星导航系统中基于序贯处理的Kalman滤波

为了有效降低基于Kalman滤波方法的导航定位求解运算量,保证实时性,提出了一种以单个卫星为基本滤波单元的基于序贯处理的扩展Kalman滤波(EKF,extended Kalman filtering)方法——单星序贯扩展Kalman滤波(S3EKF,single-satellite sequential extended Kalman filtering)法。仿真结果表明,S3EKF法相对常规EKF法而言,当可见卫星数超过7颗时,能有效改善运算量,且改善量随可见卫星数的增加而增加,当可见卫星数在15颗及以上时,运算量的改善超过50%;同时,S3EKF法能在可见卫星发生变化时保证求解的一致性和稳定性。     

一种可任意扩展的多路级联采集电路设计

在长距离需要对多路数据进行采集的情况下,提出了一种基于FPGA的多路级联式采集系统。本系统以FPGA为核心,实现对各路采集单元的命令控制和数据传输控制,并且各采集单元相互独立、所采集的数据单独存储。实验测试结果表明,各路采集数据能够可靠传输到读数单元。各采集单元以级联方式连接,可在采集点自由增减采集单元,实现任意路数据的采集与存储。