新型微结构光纤分布式声波传感技术及应用

介绍了一种新型分布式微结构光纤及微结构光纤分布式声波传感技术.通过在普通通信光纤的纤芯采用精密光刻技术连续制备纵向微结构散射单元，形成一种新型分布式微结构光纤（distributed microstructure optical fber，DMOF）.基于这种DMOF研制的微结构光纤分布式声波传感系统（microstructure fber distributed acoustic sensor，MF-DAS），采用微结构光散射增强，MF-DAS传感信号的信噪比得到大幅提升；通过微结构光纤链路均衡，大幅度降低MF-DAS近远端传感信号差值；提出微结构光时域反射（microstructure opticaltime domain reflection，M-OTDR）时隙分插复用扩频，显著增大了分布式声波探测频响带宽.这种新型的MF-DAS系统具备高灵敏、大尺度、宽频响等优越性能，在地下及水下声波信息获取、重大基础设施内部损伤探测与外部侵害安全监测等领域具有十分广阔的应用前景.     

滚动轴承振动信号的稀疏表示研究

振动信号蕴含着丰富的装备工作信息,信号稀疏表示能够有效地提取信号最本质的特征.以滚动轴承振动信号为对象,对其进行了稀疏表示研究.根据轴承振动信号的频谱结构特点,基于信号自适应展开,构造了基于指数衰减余弦函数的过完备原子库;用粒子群优化算法(PSO)算法依次搜索原子库中与信号最匹配的原子对其进行稀疏表示并进行了仿真.结果表明:所选择的原子库分解信号后的残余信号更小,相似度达0.912 2,能更好地表示信号.     

分布式光纤声波传感技术研究进展

分布式光纤声波传感技术可以实现动态应变的长距离、分布式、实时定量检测,在重要场所和重大基础设施的安防监测、大型结构的健康监测、油气资源勘探等领域有广阔的应用前景.该文在对分布式光纤声波传感技术的发展历程和研究进展进行回顾和评述的基础上,重点介绍其课题组在基于相位敏感光时域反射仪的分布式光纤声波传感技术取得的研究进展,包括信号的高保真获取、参数指标提升和工程应用研究3个方面.     

Fast-FHMA/MFSK系统中基于分集接收MMSE的多用户检测算法

利用快跳频信号帧间信号一致性以及分布式网络的特点,提出了基于分集合并接收的最小均方误差准则的快跳频多址多用户检测算法.算法适合同步和异步系统,具有较强的抗虚警和抗漏检能力.仿真结果表明该算法能明显提高分布式对等网络终端消除同信道干扰的能力,且相对已有中心功率控制的同步和异步多用户检测算法,该算法可以进一步改善系统的BER性能.     

高精度的光栅信号细分算法

提出一种基于利萨如图形的高精度光栅信号细分算法,其实质是利用优化算法从非理想的光栅信号中分离出较为理想的光栅信号进行细分,以此提高光栅系统的细分精度.与实际光栅信号测试实验作了对比,验证了所用算法的正确性和有效性.     

基于大规模光栅阵列光纤的分布式传感技术及应用综述

光纤布拉格光栅传感技术因其具有高灵敏度、抗电磁干扰、体积小及易复用等特性而广泛应用于恶劣环境的温度、应变及振动等物理量检测。基于在线光纤拉丝塔的大规模光栅阵列光纤制备方法的实现,突破了传统光纤光栅分布式传感技术受限于机械强度和制备工艺复杂的限制,大大拓展了其在分布式传感领域的应用。本文系统地介绍了大规模光栅阵列光纤的制备、分布式解调方法与应用进展,从大规模光栅阵列光纤的在线制备技术,以及基于该阵列光纤的分布式传感解调技术,包括准静态波长解调技术、高速波长解调技术以及增强型动态相位解调技术等,特别关注解调速度、空间分辨率、复用容量等关键技术及传感性能。同时还介绍了基于大规模光栅阵列光纤的应用包括温度、应变分布式的准静态应用领域,以及振动分布式的相位动态应用领域等,包括大型建筑、机械、航空航天、石油化工等诸多领域的安全监测、故障诊断等工程应用方面。     

基于OpenCV的摄像机标定算法的设计与实现

本文针对基于视觉导航的无人驾驶汽车导航系统,提出一种基于OpenCV的传统摄像机标定方法实现摄像机标定算法.最后,通过测量标定板的顶点坐标来验证导航系统标定算法的精确度.实验结果表明,采用该标定算法测量系统的定位精度高,而且具有实用、简便、快速等优点.     

光纤陀螺自适应阈值滤波新方法

通过Lipschitz指数分析不同分解尺度上信号与噪声对应的小波系数变化情况和光纤陀螺输出信号模型,研究了一种新的基于离散小波变换的自适应滤波方法. 该方法可根据光纤陀螺输出信号的能级自动调整小波系数在不同尺度上的阈值. 构造了一种新的阈值函数,用一个多项式来削弱低于阈值的小波系数,能最大限度地保留真实信息. 与软硬阈值函数相比,对于不同信噪比的信号均表现出较好的性能. 仿真实验表明,与传统固定阈值滤波相比,新算法能更好地去除噪声,改进光纤陀螺的零偏稳定性和随机游走等技术指标.     

数字助听器的并行梯度投影回声抵消

自适应回声抵消是消除助听器回声啸叫的有效方法. 针对回声路径评估偏差大的问题,文中提出线性预测-并行梯度投影算法,通过对助听器输出信号进行线性预测来生成解相关FIR 滤波器,获得解相关信号. 系统利用解相关信号构建包含回声路径的凸优化方程,并设计并行梯度投影算法求解该方程,实现回声路径的估计. 实验结果表明算法在收敛速度、稳定性和精度等方面改进显著.     

基于蚁群优化算法的QoS多播路由算法改进及实证

多QoS约束的组播路由技术是当前实现分布式网络多媒体的关键技术,蚁群算法是解决多QoS约束组播路由问题的一种启发式算法,但大多算法仍属于集中式算法.该文提出了一种基于蚁群优化的分布式QoS多播路由算法,并结合多播路由问题的特点对算法进行了改进.通过仿真实验讨论了该方法的性能,并与传统的蚁群算法对比,证实了其的有效性.     

模拟GPS与DR航位推算组合系统的地图匹配算法

事实证明利用GPS与DR航位推算组合的地图匹配技术能够提高GPS定位的精度,于是提出一种模拟DR航位推算的基于模糊逻辑的地图匹配算法,结合高精度的地图系统对GPS定位信息进行修正,提高定位精度．并利用软件模拟了GPS的定位数据,对算法进行了仿真,仿真实验结果验证了算法的有效性。     

GPS空时自适应滤波矩阵重构抗干扰算法

小快拍数、干扰移动及天线平台震动引起协方差矩阵估计误差增加,导致现有的全球定位系统(global positioning system,GPS)空时自适应滤波抗干扰算法的性能急剧下降,为此提出了一种基于矩阵重构的GPS空时自适应滤波抗干扰算法.该算法利用Capon空间谱估计方法重构干扰加噪声协方差矩阵,并对矩阵进行时域平滑得到空时滤波权值.仿真结果表明,该算法在多干扰、低信噪比、小快拍数情况下降低了阵列误差的影响,提高了阵列天线输出信干噪比,与对角加载算法和矩阵锐化算法相比提升5dB左右.     

基于稀疏栅格优化的蜂窝车联网定位算法

蜂窝车联网（cellular-V2X,C-V2X）中的定位方案是车路协同与车联网业务发展的重要技术途径之一。目前基于基站、卫星等诸多定位方案,在车联网业务以及车路协同场景中常会遇到定位精度、定位处理时延、部署成本等诸多方面的挑战。针对这些问题,文章对已有栅格定位算法进行优化,提出一种基于统计信息网格（statistical information grid,STING）的稀疏栅格优化算法和基于极端梯度提升（extreme gradient boosting decision tree,XGBoost）进行指纹定位的车联网指纹定位算法。从栅格优化的角度出发,相较于传统指纹定位方法在定位精度和计算速率方面进行了优化,使其更适应于车路协同场景。该算法为目前的车联网定位提供了一种有效的定位方法。     

基于统计信道状态信息的节能分布式中继选择

针对放大转发协作网络中的中继节点选择问题,提出了基于统计信道信息的能量有效分布式中继选择算法. 算法对系统能量效率与系统中断性能进行折中,通过最小化系统平均消耗总功率来确定转发阈值,各中继节点根据转发阈值独立地决定是否参与数据转发. 考虑有多个中继节点辅助源节点进行数据传输,提出了基于数值搜索方法确定转发阈值的多中继节点选择算法,在满足系统目标中断性能的同时,使系统消耗较少的平均功率. 为了降低阈值求解的复杂度,考虑只有1 个中继节点参与数据转发,进而提出了具有低计算复杂度的单中继节点选择算法. 仿真结果表明,与已有的放大转发模式下的中继选择算法相比,该文提出的算法在能量效率上具有更好的系统性能.     

振动给料机的模型参考自适应控制

针对振动给料机数学模型的缓慢时变性,采用模型参考自适应控制对输出振幅的误差进行补偿。给出了给料机模型参考自适应控制器的设计方法,并用MatLab进行仿真。仿真结果表明,自适应控制算法能有效提高给料机振幅的控制精度。     

用于微纳米测量的磁流变阻尼固紧系统

研究用新型功能材料--磁流变液制作阻尼固紧器,具有减小电机振动和实现微冲击固紧工作台的双重功能. 通过有限元分析对其磁路进行了仿真,并用往复运动实验系统对其性能进行了标定. 在纳米三坐标测量机上进行的纳米定位实验表明,加上磁流变阻尼固紧器后,工作台定位稳态波动从20 nm减小到5 nm以内,可实现纳米三坐标测量机纳米级定位稳态波动.     

用TA荧光法研究双频超声的空化增强效应

研究了由28kHz分别与1.04MHz和1.7MHz组成的双频超声辐照系统的空化效应,通过TA荧光法探明:双频辐照的空化效应较之单频有明显增强,且1.04MHz和28kHz组成的系统较之1.7MHz与28kHz组成的系统,增强效果更为显著.     

基于压电陶瓷的惯性驱动器控制技术研究

由于压电陶瓷迟滞效应和摩擦力非线性等因素影响,压电惯性驱动器开环控制存在着一定的误差,定位精度较低。为了提高压电惯性驱动器的定位精度,满足高精度控制的需要,提出了基于前馈补偿的模糊PID反馈混合控制器。设计了开环、前馈开环、模糊PID闭环反馈三种控制方式,对压电惯性驱动器定位精度的控制效果进行了相关的试验测试。试验表明,基于前馈补偿的模糊PID闭环反馈控制有效提高了压电惯性驱动器的定位精度,减小了稳态误差,在16μm的运动范围内,定位精度达到0.04μm。     

时频域子带线性调频干扰抑制算法

通过对线性调频（LFM）信号子带分解的分析,提出了一种基于子带信号处理的时频单元剔除（SSP TFCD）LFM干扰抑制算法.这种算法充分利用了子带分解的时频定位特性,在干扰基本消除的同时保证了信号的失真度较小,因此它可以为系统带来较大的性能增益.仿真结果进一步证实本算法的性能优于基于子带分解的子带剔除算法(SSP SD).