摘要：提出了一种基于时域关联函数的新型测距方案,通过探测信号与接收信号间的关联运算,可以高效提取时间延迟信息,克服了探测器对反射信号时序结构的解析要求。在信号设计中,引入正交信号以减少关联运算的冗余性,并采用连续信号技术以提升时间分辨率和测距精度。数值仿真结果表明,该方法在复杂多路径传播和低信噪比条件下表现出卓越的测距性能,成功实现了对单点及多目标场景的高精度测距,验证了其在复杂环境中的适用性与可靠性。这一方案为测距技术提供了全新的理论框架和技术路径,特别适用于高精度、多目标、动态场景的应用需求。

摘要：为了提高相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)系统测量振动信号信噪比,提出了一种基于互补集合经验模态分解(CEEMD)的新型去噪方法。CEEMD算法对数字正交(I/Q)解调算法获取的瑞利后项散射光幅值信号和相位信号进行分解,经多尺度排列熵(MPE)算法筛选后,通过改进的小波阈值算法进行去噪,并设计采用多元宇宙优化(MVO)算法对参数进行优化。实际搭建了外差式Φ-OTDR系统,经仿真和实际测试验证文中算法有效性。最后,将设计算法与以往的经验模态分解-皮尔逊相关系数(EMD-PCC)、自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN)及变分模态分解-改进小波阈值(VMD-NWT)去噪方法进行了对比。结果表明,在10.14 km的传感光纤位置上,该方法对于低频10 Hz、中频200 Hz以及高频1 200 Hz的振动事件,其位置信息信噪比分别可达8.88、30.26、11.90 dB,对不同频率段的振动信号均具备有效的去噪能力,且系统定位精度更高。该方法在提高系统信噪比的同时,成功地对振动信号进行了解调,且解调效果比其他三种算法效果更好,为Φ-OTDR系统降噪研究提供了新思路。

摘要：针对深部探测对节点地震仪器提出的质量监控和数据现场回收要求,本文设计了基于WSN的三维地震勘探分层通信网络.分层网络由骨干网和多跳网两个网络层构成:骨干网使用LTE技术与监控中心进行数据交换,并实现了链路带宽的合理分配与大范围的信号覆盖;多跳网结合地震勘探的特点,使用私有路由协议和数据传输协议完成了仪器的组网与数据的接力式传输.测试结果验证了组网协议的设计正确性与数据传输的稳定性,且网络总体性能满足实际应用的需求.数据多跳传输实现了无线局域网技术的远程访问,从而提高了勘探作业效率.

摘要：为了解决传统成像光谱仪难以实现光谱和图像信息实时获取的问题,设计一款可见/近红外宽谱段视频型成像光谱仪系统。系统利用多狭缝分光成像技术,将目标光谱图像进行区域划分,代替传统的推帚型成像光谱仪,实现光谱维的大视场成像。采用低色散光学玻璃和双胶合透镜实现宽谱段光学系统的像差校正。前置望远物镜系统采用复杂的双高斯结构,实现小畸变设计和不同视场狭缝处能量的均匀分布。为了同时获取高空间分辨率的实时视频监控和高光谱分辨率,利用分光棱镜将前置望远物镜的像分为两路,一路直接由高分辨率全色相机接收,另一路进入分光系统由灰度相机接收。采用三块棱镜作为分光元件,通过优化材料组合和实际光线控制,获得了萤石-熔石英-萤石理想棱镜组合,实现了光路同轴性和良好色散线性度。设计结果为光学系统的光谱范围为400-1000 nm,F数为3.5,前置望远物镜奈奎斯特频率处设计调制传递函数（MTF）大于0.5,畸变小于0.1%,像面照度均匀性高于98%。整个系统奈奎斯特频率处设计MTF大于0.44,平均光谱分辨率为10 nm。

摘要：为解决在外部扰动情况下自适应光学中倾斜镜的控制问题,提出了一种基于扰动观测器的滑模控制方法来抑制结构振动。在倾斜镜控制系统中,将新的扰动观测器加入到传统滑模控制方法中,设计新的滑模控制率来抑制抖振。改进后的扰动观测器不受精确模型的限制,仿真结果证明了该方法能够比较准确的跟踪系统状态,抑制扰动效果明显,降低了系统误差,输出曲线更接近给定的输入信号。实验结果表明,所设计的方法与传统滑模控制方法相比,方位轴控制误差由1.637μrad降低到1.083μrad,精度提高约51.2%,俯仰轴控制误差由1.966μrad降低到1.614μrad,精度提高约21.8%。该方法可大幅削弱由滑模控制方法造成的抖振及外部扰动,提高倾斜镜控制系统的稳定性。

摘要：为突破传统光栅位移测量系统依赖四裂相正弦波光电信号测量的局限,提出了一种基于叠栅条纹投影成像的差动式光栅位移测量方法。根据光栅偏振光干涉原理,利用图像处理方法和叠栅条纹的位移放大特性,规避了当前光栅的加工水平对高精度位移测量的限制,设计了叠栅条纹投影成像的高分辨率单光栅位移光学感知系统,实现了4倍光学细分位移信号的获取,并利用CMOS图像探测器完成了位移信号的图像式转换。推导了图像式位移感知信号的数学模型,从叠栅成像的光学机理出发,对光栅这一核心元件的刻划误差、平整度误差、装调误差等进行了具体的解算,并对系统进行了仿真模拟和设计性能的分析,进一步阐述了系统动态工作的最大允许速度与帧率之间的关系,在0.048 mm/s的最大允许速度下,该系统的基础分辨率可达2.075μm,细分后分辨率可达纳米/亚纳米量级。

摘要：为提高非均匀材料界面裂纹尖端断裂参数的求解精度,基于非均匀材料界面断裂力学、Cell-Based光滑有限元(Cell-SFEM)和非均匀材料的互交作用积分法,提出了求解非均匀材料界面裂纹尖端断裂参数的CellBased光滑有限元法,推导了基于Cell-Based光滑有限元法的非均匀材料的互交作用积分法,对非均匀材料间的界面裂纹尖端处正则应力强度因子进行了求解,并与参考解进行了比较,讨论了互交积分区域大小和光滑子元个数与正则应力强度因子的关系。数值算例结果表明:本方法具有很高的计算精度,对积分区域大小不敏感,可为设计、制造抗破坏非均匀材料提供依据。

摘要：为了提高压电材料的发电量和发电效率,设计了一种悬臂式压电振子宽频发电装置。首先,对单个压电振子进行电压输出和相频特性分析,得出影响电压输出的影响因素。然后,对双压电振子整流后串/并联进行电压输出特性分析,当两压电振子串/并联整流后,输出的电压为两个压电振子输出电压的较大值且频宽增大。最后,对4个压电振子进行发电实验测试。结果表明,当输出电压为30 V时,单个压电振子的有效发电频宽约为10 Hz左右,经整流后串/并联的4个压电振子串联有效发电频率为44.5~121.3 Hz,宽度约为77 Hz,有效提高了发电频宽,该装置可应用在狭窄空间自适应供电。

摘要：针对膝骨关节炎的多分类准确率低,对膝骨关节图像特征提取不充分的问题,提出了基于多模态融合的3DRes-ViT网络模型。设计一种三维卷积神经网络(3D Convolutional Neural Networks,3D CNN),分别提取双回声稳态(DESS)和快速自旋回波(TSE)磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)序列的三维浅层特征。研究发现这两种信息具有互补性,将这些特征进行融合。通过高效通道注意力(Efficient Channel Attention,ECA)模块捕捉融合后特征通道间的依赖关系,并输入到Vision Transformer(ViT)编码器中,结合3DCNN和ViT的优势高效聚合两个模态的局部特征和全局特征。最后,ViT的输出再与二维卷积神经网络(2D CNN)提取的X光图像特征进行融合,以进一步提升分类性能。实验结果表明,本文方法在KOA四分类任务中表现优异,平均分类准确率达到了91.2%、平均精度为91.6%,F1分数为0.914,平均绝对误差降低至8.8%,显著提高了膝骨关节炎多分类的准确率。

摘要：为了有效解决星敏感器安装布局的问题并提高效率,提出了一种基于粒子群优化(PSO)算法的星敏感器布局设计方案。首先,应用空间球面投影方法选择有效规避地气光的点集作为粒子种群库。然后,将星敏感器光轴矢量和太阳矢量间的夹角与星敏感器太阳规避角的差值作为种群评价函数,通过种群粒子搜寻全局最优解的方式寻找到最佳的星敏感器布局。最后,通过试验案例证明由本文设计方法选出的星敏感器布局完全满足星敏感器在轨有效性的要求。