聚苯胺/三氧化钨复合薄膜的制备与性质

利用Luettgen单次散射信道模型对雾环境下非视距日盲紫外光通信信道传输特性进行了模拟分析。选取波长为260nm的紫外光, 分析了雾环境下对于不同的通信距离, 该紫外光的路径损耗与能见度的关系。结果表明: 在通信距离已知以及系统的发射仰角、接收仰角、发射视场半角和接收视场半角等几何参数已知的情况下, 存在一个使得紫外光传输的路径损耗达到最小的能见度; 同时, 分析并比较了0~2km辐射雾和平流雾传输路径损耗与能见度、通信距离的关系, 并得到辐射雾环境更利于紫外光传输。     

雾环境下非视距日盲紫外光通信链路路径损耗研究

利用Luettgen单次散射信道模型对雾环境下非视距日盲紫外光通信信道传输特性进行了模拟分析.选取波长为260 nm的紫外光,分析了雾环境下对于不同的通信距离,该紫外光的路径损耗与能见度的关系.结果表明:在通信距离已知以及系统的发射仰角、接收仰角、发射视场半角和接收视场半角等几何参数已知的情况下,存在一个使得紫外光传输的路径损耗达到最小的能见度;同时,分析并比较了0～2 km辐射雾和平流雾传输路径损耗与能见度、通信距离的关系,并得到辐射雾环境更利于紫外光传输.     

非视线光散射通信的大气传输模型

利用大气对光的散射作用可以实现非视线通信.在单次散射假定下,研究了非视线光散射通信系统的大气传输模型.利用该模型分析了光源发散角、接收视场和收发仰角等系统几何参数与接收散射光能量之间的关系;重点讨论了大气分子散射和气溶胶散射各自对接收散射光能量的贡献.结果表明当系统的收发仰角较大时,接收光能量主要来自大气分子散射;反之,气溶胶散射则成为接收光能量的主要部分.对于工作在日盲紫外光谱区的非视线通信系统,增加接收视场可以有效地增大系统的信噪比.发现在两种典型的收发仰角情况下,接收散射光能量随光源发散角的变化趋势是相反的,这说明光源发散角要根据实际的应用场合设计确定.     

非视线紫外光散射通信的信道特性

在单次散射条件下,研究了非视线紫外光散射通信系统的信道特性.分析了传输损耗与光源发散角、接收视场和收发仰角等系统几何参数之间的关系,结果表明传输损耗随收发仰角的增大而增大,增加接收视场可以降低损耗;针对两种不同情况讨论了损耗随光源发散角的变化关系,发现发散角对损耗的影响较小,可根据应用场合适当确定.研究了信道的多径传输现象及其对系统性能的影响,结果表明多径传输引起的脉冲展宽将导致码间干扰的产生,限制系统的通信速率,并定量讨论了NRZ码和RZ码两种情况下码间干扰的影响,发现相对于NRZ码,采用RZ码可以有效地减轻码间干扰,获得更高的通信速率.     

非视线大气散射传输仿真研究

利用非视线单次散射激光大气传输模型分析了工作在日盲紫外光谱区的激光散射通信系统接收机、发射机的收发视场、俯仰角以及传输距离等几何参数对系统路径传输损耗的影响。计算结果表明,发射机的视场变化对路径传输损耗几乎没有影响,接收机视场的大小对系统性能的影响很大,在发射激光功率不变的情况下,增大接收机的视场可以显著地提高接收机的信号强度,减少系统的路径传输损耗,但在实际应用中受到一定的限制。发射机的仰角变化对系统的影响较大,而接收机的仰角变化对系统的影响相对较小。     

非视线单次散射大气传输模型研究

为了研究波长为1.06μm的红外激光散射通信系统各种几何参量对系统性能的影响,利用非视线单次散射大气传输模型分析了接收机、发射机的收发视场、俯仰角以及传输距离等几何参量对接收机接收功率和路径传输损耗的影响。结果表明,增大接收机的视场可以提高探测到的散射光信号功率,而增加发射机的发散角则基本不影响接收到的信号功率;在其它参量不变的情况下,增大接收机或者发射机的仰角都减小了接收机的探测到的信号功率;在散射角和传输距离一定的情况下,适当地降低发射机的仰角可以提高接收机探测到的散射光信号功率。这些结果对系统设计有一定的参考价值。     

基于不同散射相函数的紫外光传输特性研究

为了研究三种不同散射相函数下紫外光大气传输特性,文章采用非直视紫外光通信的单次散射简化模型,对系统接收机接收到的能量及紫外光传输路径损耗随传输距离和散射角的变化情况进行分析.结果表明:三种相函数下,都表现为随传输距离的增大,接收能量减小,路径损耗增大,但三者之间存在一定的差异,对于紫外光通信系统,其传输性能的影响以前向散射为主,后向散射作用很小;随着散射角增大,后向散射作用相对明显;三种散射相函数下,紫外光通信链路的最佳散射角不同,但均随发射仰角的增大或接收仰角的增大最佳散射角增大,而接收能量减小.     

无线紫外光非直视通信信道容量估算与分析

无线紫外光非直视通信中,大气散射和收发角度是影响紫外光通信系统性能的重要因素。在无线紫外光非直视通信单次散射模型的基础上,提出了一种适合于紫外光非直视通信的信噪比和信道容量估算方法,并将该方法与量子极限法进行对比计算,验证了无线紫外光通信信道容量估算法的正确性。利用计算机仿真了收发端角度对紫外光通信中路径损耗、信道容量的影响,并分析了不同背景噪声环境下的信道容量。仿真结果表明,发送、接收仰角及接收视场角对紫外光通信中的路径损耗、信道容量影响较大,而发散角对其影响不大,且信道容量随背景噪声的增大而减小。     

海洋激光雷达测量水体剖面偏振信号的仿真模拟

基于蒙特卡洛模拟方法,建立了一个水中激光偏振辐射传输模型,用于模拟分析船载偏振激光雷达水体垂直剖面的偏振探测回波,分析了不同光学参数的水体和激光雷达测量模式下的偏振测量误差。使用高斯分布设置了三种深度分布在10~30 m的低、中、高浓度散射层,其叶绿素a峰值浓度分别为0.1 mg/m3、1 mg/m3和10 mg/m3。模拟了激光发射波长为532 nm,接收视场角为10~1000 mrad的船载海洋激光雷达的偏振回波信号,并分析了影响偏振测量误差的主要因素。研究结果表明,由于激光在水中的多次散射过程,随着探测深度、叶绿素a浓度和接收视场角的增大,激光雷达接收光信号的单次散射率不断降低,导致激光雷达直接测量的退偏振比的误差随之增大。以100 mrad接收视场角为例,中浓度散射层情况下,在散射层上（0~10 m）、散射层中（10~30 m）和散射层下（30~40 m）的退偏振比相对误差分别为16%、125%、281%;在散射层中,低、中、高三种浓度散射层的退偏振比相对误差分别为54%、125%、731%。视场角从10 mrad增大到1000 mrad时,退偏振比相对误差逐渐增大,在中浓度散射层情况下,其在散射层上、散射层中和散射层下的变化范围分别为6%~28%、17%~452%和10%~734%。文中结果表明,偏振海洋激光雷达探测水体退偏振比时,由于多次散射过程的影响,传统的退偏振比算法会引入较大误差,有必要在反演算法中对其进行校正,以提高激光雷达的探测精度。     

军车隐秘编队的无线紫外光通信最优多跳中继研究

无线紫外光通信成为强电磁干扰下的有效通信手段,满足复杂战场环境下车队执行战略物资运输和弹车队隐蔽行驶时车辆间保持可靠隐秘通信的需求。在行驶中每辆车自身作为其它车辆的中继,通过多跳方式为非视线内车辆之间建立稳定可靠的通信链路。因此,基于紫外光单次散射模型,该文研究了最优多跳中继问题,理论分析了收发仰角与频谱效率的关系,依据使频谱效率最大化原则,得出最优跳数近似表达式。仿真结果表明,不同距离移位范围和不同收发仰角都对应特定的最优跳数值,与最优能量计算方法相比,最大频谱效率计算方法在小功率传输时有更好的传输能力,并且达到节约功率的需求。紫外光长距离通信时,系统性能并不随着协作中继数的增加而提高,选取合适的中继数及小发射仰角和大接收仰角的结构配置,系统可获得较高的传输能力。     

Channel capacity analysis of non-line-of-sight ultraviolet communication in noncoplanar geometry based on traversing tiny unit method

Channel capacity reflects the ability of the system to transmit information without errors.The path loss and impulse response of the system were calculated based on traversing tiny unit method,and then the frequency response of the system was obtained by the discrete Fourier transform of the impulse response sampling sequence,and the 3 dB bandwidth of the system was calculated.Considering the shot noise caused by signal light,the signal-to-noise ratio of the system was obtained according to the quantum limit method,and then the relationship between the channel capacity and the geometric parameters of transmitter and receiver in non-line-of-sight noncoplanar ultraviolet communication system were simulated and analyzed by Shannon formula.The results show that the channel capacity decreases with the increase of the off axis angle and the communication distance.When the elevation angles of transmitter and receiver are less than 40°,the channel capacity decreases rapidly with the increase of the elevation angles of transmitter and receiver,and the transmitter elevation angle has a great influence on the channel capacity.The system channel capacity is almost constant with the increase of divergence angle,and the larger the receiver field of view angle,the greater the system channel capacity.     

1″级四面体组合合作目标激光雷达散射截面实验与理论研究

Cr:LiSAF是一种高效率、宽发射光谱及寿命时间长的激光晶体。Cr:LiSAF激光器发展极快,现已提供从可见到近红外区域全固体化宽带可调谐激光及超短脉冲激光。     

基于光电扫描的工作空间测量定位系统误差分析

为研究工作空间测量定位系统的误差传递特性,建立了单发射站方位角/俯仰角测量模型及双发射站单元坐标测量模型。提出了以扫描角测量误差为基础的精度评价方法,通过分析扫描角与方位角/俯仰角之间的测量误差传递关系优化了激光发射站的几何结构。推导了双发射站单元坐标测量误差传递函数,并通过对坐标测量误差空间分布规律的分析求出了双发射站单元的最佳测量位置。使用两台发射站测量了某大型夹具顶端平台的位移,并通过与激光跟踪仪进行数据对比验证了所得结构。实验结果表明,当扫描角测量误差控制在5″以内时,双发射站系统可在5m×5m×3m的空间内实现优于0.25mm的精度。     

基于多台北斗接收机的测姿精度对目标定位精度影响分析

飞机姿态测量是无人机系统目标定位的重要环节。该文拟采用多台北斗天线测姿,分析了北斗接收天线测姿精度对机载光电平台目标定位精度的影响。为此,本文建立机载光电平台目标定位系统模型,用蒙特卡洛法分析目标定位误差,并对飞机姿态测量误差在0.05°~1°范围内以及飞行高度在1 000~8 000 m时的垂直下视和斜视目标定位误差进行比较。实验结果表明,在姿态测量误差及飞行高度范围内,垂直下视目标定位高程误差在20 m左右,平面定位误差为23~65 m;斜视定位（-60°斜视,俯仰轴以水平向前为0°）大地高误差为20~30 m,平面定位误差为24~71 m。同时分析了天线摆放及基线长度对测姿精度的影响。目标定位误差主要与飞机姿态角测量误差、北斗系统误差、光电平台方位角和高低角测量误差有关,还与目标与飞机之间的斜距有关。飞行高度越大,光电平台高低角越小,斜距越大,则目标定位误差越大。基线越长,测姿精度越高,当基线垂直时,横滚角误差最小。     

Modeling of non-line-of-sight ultraviolet scattering channels for communication

A stochastic non-line-of-sight (NLOS) ultraviolet (UV) communication channel model is developed using a Monte Carlo simulation method based on photon tracing. The expected channel impulse response is obtained by computing photon arrival probabilities and associated propagation delay at the receiver. This method captures the multiple scattering effects of UV signal propagation in the atmosphere, and relaxes the assumptions of single scattering theory. The proposed model has a clear advantage in reliable prediction of NLOS path loss, as validated by outdoor experiments at small to medium elevation angles. A Gamma function is shown to agree well with the predicted impulse response, and this provides a simple means to determine the channel bandwidth. The developed model is employed to study the characteristics of NLOS UV scattering channels, including path loss and channel bandwidth, for a variety of scattering conditions, source wavelength, transmitter and receiver optical pointing geometries, and range.     

多LED紫外光通信系统设计与性能分析

为了实现多LED紫外光通信系统,首先介绍了紫外光通信系统的理论知识,设计的发送端能采用直流驱动紫外光LED为光源,接收端采用滤光片和光电倍增管实现光电检测,详细介绍了紫外光通信系统相关电路的原理和设计方案,在不同条件下对系统进行了实验测试,并对通信距离和误码率进行了分析,随着LED个数及LED供电电流的增加,紫外光通信的传输距离增加,并且误码率减低,使得紫外光通信系统的性能得到了提高。结果表明:系统可以满足近距离无线紫外光通信在角度对准、空分复用及方便组网等方面的需求。     

纯角度量测序列的参数航迹滤波新方法

红外探测器只能测量运动目标的方位角和俯仰角,难以获取目标的距离信息,所测量的空中目标信息为不完全信息,无法在直角坐标系下有效对三维运动目标进行滤波与跟踪。针对这一问题,提出红外单站跟踪运动目标的参数航迹滤波方法。该方法利用传感器测量到的目标方位角和俯仰角信息,根据假设的目标运动模型,先对目标飞行方向进行估计,然后利用估计出的方向向量和角度量测序列计算出目标的两个航迹参数;最后综合解算得到目标到传感器的方向向量参数航迹计算公式,从而得到方位和仰角估计值。仿真结果表明,该模型对方位和仰角的估计值较稳定,误差较小,效果较优。     

Wide illumination and communication angle visible light communication system based on low output impedance LED driver amplifier

The visible light communication (VLC) system employs large viewing divergence angle light-emitting diode (LED) to realize illumination and communication simultaneously, so the geometric loss of optical power may reach tens of decibels, moreover, considering the gain reduction of the LED at high frequency, signal power at the receiver will be too weak. To overcome these drawbacks, in this paper, a low output impedance power driver amplifier is presented to provide enough power to drive a medium power commercial LED used at the end of the optical transmitter. A 125 Mbit/s real-time communication with illumination and communication angle of 130° has been achieved at a distance of 3 m, the bit error rate (BER) is 3.13×10-11 at a divergence angle of LED of 0° and 1.21×10-6 at a communication angle of 130°. Experimental results indicated that this VLC system can be used for illumination and communication simultaneously.