摘要：多光谱辐射测温技术具有不干扰被测场、测量无上限以及响应速度快等优点,是高温测量领域的最有力工具之一。目前,多光谱高温计以点温测量为主,光路通过物镜、光阑、棱镜等光路通道将待测点辐射分光后进入探测器阵列,实现单点的多光谱信息采集。随着工业智能化程度的不断提高,更加需要实时获得大量的温度分布信息,如特种金属材料的冶炼过程、高温合金激光自动焊接过程、半导体晶体生长过程、火箭发动机尾喷焰温度诊断等领域都需要实时获得某条线乃至整个二维表面的温度,从而提高产品性能和质量,因此通过多光谱辐射测温技术测量待测表面某条线的温度分布十分重要。但是,简单将光阑变为狭缝,实现待测线表面的辐射经透镜、棱镜等传统光路分光后,由于光学系统球差的作用,会使得分光后的狭缝光谱由于离轴传输而呈现严重的弯曲现象,不利于矩形光电探测器阵列的完全接收。为此,提出基于正交柱状透镜组的多光谱线温光路系统,利用正交柱状透镜在不同位置成像可以实现由圆到椭圆再到直线的特殊作用,较好地解决了传统多光谱辐射高温计光路所存在的球差问题。利用ZEMAX光学设计软件,基于S4111-16Q的光电探测器阵列实际大小进行反向光学系统设计,确定了狭缝、物镜、棱镜、正交柱状透镜等光学器件关键的参数,基于这些参数所实际加工的光学器件,搭建了多光谱线温高温计光学系统,并进行了无正交柱状透镜和有正交柱状透镜成像情况下的对比实验,结果表明,在没有柱状透镜的情况下,狭缝成像明显弯曲,在加入正交柱状透镜的情况下,狭缝成像弯曲现象消失,经狭缝分光后的线光谱明显呈直线状态,这为整条线的光谱辐射信息完整进入各探测器阵列提供了技术支撑,从而为后续线温测量提供了有力的光谱辐射数据信息。

摘要：为了让学生深入理解涡旋波传播原理,掌握涡旋波通信的特点,该文提出涡旋波通信传输实验方案。首先,介绍了涡旋波的基本原理,并利用CST电磁仿真软件完成了同极化轨道角动量超表面的设计;其次,搭建了涡旋波通信传输系统,介绍了基于超表面的涡旋波通信系统架构,并对涡旋波通信进行测试验证。实验结果表明,所设计的超表面涡旋波通信系统可以实现涡旋波的传输和接收,并实现低误码率接收。该文通过仿真和实验相结合的教学方式阐述涡旋波的产生、发射、传输和接收,不仅能够让学生认识和理解涡旋波,还可以进行涡旋波超表面的仿真设计,掌握涡旋波超表面的加工和超表面涡旋波通信的整个过程,在很大程度上激发了学生的学习热情。

摘要：针对栅格算法易受邻域星点影响导致误匹配的问题,提出了一种结合角距特征的改进栅格星图识别算法。首先介绍了改进栅格算法的原理,其次设计了融合栅格识别模式和星角距识别模式的算法实现流程,最后开展了基于不同视角下的大视场仿真星图的算法试验验证和性能分析。结果表明,由于角距特征具有旋转不变性和不易受观测星邻域星点分布影响等特点,结合角距特征对失效观测星进行再匹配的改进栅格算法,在兼顾存储量需求小、运行速度快等优势的同时,识别率和鲁棒性也得到了提升,最高识别率可达98.88%,在位置噪声干扰以及缺失星干扰下,改进算法的识别率仍可保持在95%,说明算法鲁棒性强,具有较好的应用前景。

摘要：无线网络的异构化、密集化部署极大地提高了系统容量,可满足用户日益增长的数据流量需求,但是复杂的网络结构、近乎随机的基站分布不利于系统的性能评估和参数设计。针对这一问题,该文提出一种适用于多天线密集异构网络的性能分析框架。首先,利用随机几何模型推导了覆盖率的闭合表达式并给出了优化方案。为了直观地观察关键系统参数对覆盖率的影响,还给出了一种渐近表达式。其次,推导了区域频谱效率(ASE)的积分表达式,为了减小计算复杂度,给出了一种ASE的上界。最后,还提出了一种有效的算法来设计最优的基站(BSs)部署密度,以在满足覆盖率需求的前提下最大化ASE。仿真结果验证了理论分析的正确性和所提优化算法的有效性。该文的研究成果不但可以为复杂网络的性能分析提供理论依据,还可为系统的优化与设计提供可行性方案。

摘要：本文针对主瓣多假目标欺骗干扰对抗的难题,提出一种基于阵元脉冲编码多输入多输出(Element-Pulse Coding Multiple-Input Multiple-Output,EPC-MIMO)波形自适应设计的干扰抑制方法.阵元脉冲编码技术可在不影响真目标回波特性前提下,调整假目标在发射频率域的能量分布.利用这一特性,本文以真假目标空域相关性极小化为优化目标设计EPC-MIMO波形,使假目标能量分布于真目标空域检测区域外,进而在接收端通过数字波束形成实现假目标的有效抑制.此外,由于EPC-MIMO波形的自适应设计需要对干扰进行认知,本文还提出一种基于EPCMIMO波形的干扰快速认知方法.仿真实验验证了所提方法的有效性.

摘要：随着无人机(UAV)应用场景的不断丰富,近年来利用无人机编队实现空地协同的任务日益增多。根据现阶段的编队体系和控制方法,该文设计一种基于行为策略的空地协同无人机编队控制算法:通过引入空地协同思想,为地面移动用户提供中继通信服务,扩大了无人机编队的通信覆盖范围。为7架无人机组成的编队设计了4种无人机队形,推导相应的单位中心站位标准,并使用Unity软件对空地协同无人机编队控制算法进行仿真,测试使用该算法的无人机编队在理想环境下的转弯性能和模拟实际环境下的避障、中继通信以及队形变化能力。基于所提出的空地协同算法,设计了两种任务方案:区域搜索覆盖主任务方案和用户失联搜救应急方案。实验仿真证明了改进的空地协同无人机编队控制算法及两种方案具有可行性。

摘要：针对海洋大数据收集场景,为提高数据收集效率,该文提出一种无人机和无人船联合数据收集方法。无人船在行驶过程中,通过放飞无人机并行驶到指定地点回收无人机,实现对目标海域内节点数据的高效收集。为最小化无人船和无人机工作时间,该文在无人机集群任务分配的基础上,引入连续悬停飞行(Successive-Hover-and-Fly,SHF)结构以实现低复杂度的联合轨迹优化。待优化问题受限于节点数据量和无人机速度,是难以求解的非凸问题。因此,该文提出了一个高效的连续凸近似技术迭代算法以得到次优解,并通过计算机仿真得以验证。

摘要：为了提升激光无线能量传输系统光能传输效率,避免使用准直镜头导致在数百米距离处接收端光斑边界模糊和照度均匀性差现象的发生,开展了基于共轭成像原理的可调焦发射光学系统研制。首先理论分析了准直法和共轭成像法的设计原理,然后针对光纤输出的808 nm半导体激光光源,采用共轭成像法设计了焦距550 mm、口径260 mm的发射光学系统,通过光纤端面的移动实现调焦设计,分析了不同调焦距离下光纤端面的移动量,并与准直法设计结果调焦后对比,在200 m~1 km处的波像差明显较小。利用Lighttools软件模拟对比了调焦前后的照射光斑,验证了调焦的作用。模拟结果显示,通过对基于共轭成像原理设计的发射光学系统增加调焦机构,可在不同距离处得到清晰的光斑边界。最后对激光发射光学系统进行了加工,经测试,波像差RMS为0.092λ(λ=632.8 nm)。结果表明:激光无线能量传输系统使用基于共轭成像原理设计的可调焦发射光学系统可获得边界清晰、更加均匀的照明光斑。

摘要：为提升学生在通信系统方面的实践动手能力,设计开发了基于mini-LED的光无线通信实验平台,开展数字光信号调制、传输和解调的实践教学。该平台以mini-LED作为通信光源,包括自由空间和水下两种传输信道环境,在收发端以离线数字信号处理方式进行信道均衡和信号恢复。基于该实验平台,通过参与实验搭建、信道调试与数据分析,可帮助学生理解通信概念与理论,加强学生解决通信系统实际问题的能力,提升学生对光无线通信的系统设计与仿真实践能力。

摘要：极化转换在太赫兹调制领域具有重要的研究意义和应用价值。传统的极化转换器件存在尺寸大、集成度低、损耗高、带宽窄等诸多不足。该文提出一种对称“山”型超表面共振单元结构,可用于实现反射、透射极化转换器件的设计。其中反射型器件实现了极高极化转换率的宽带线极化转换,透射型器件实现了相对带宽达135.5%的超宽带线极化转换。采用各向异性理论分析了反射型器件产生极化转换的机制,并基于多重干涉理论对共振结构阵列与金属背板构成的类F-P腔进行了计算,计算结果与仿真吻合较好。进一步使用正交线栅类F-P腔与共振结构阵列,构成透射型器件,并深入分析了共振单元结构不同部分对宽带极化转换的贡献,讨论了不同结构形成的极化转换频段间的耦合方式。研究结果为基于固定相位差的超宽带偏振极化转换器件的实现以及超表面类F-P腔应用提供了新的思路。