激光在大气传输中的到达角误差修正方法研究

无线光通信被认为是解决地空通信高码率"瓶颈"问题的唯一途径.由于大气介质的不均匀性,导致大气折射率不再是常数,使得激光在大气中传播时产生折射效应,最终使激光束到达角产生误差,影响系统的通信性能.给出光源出射角(或到达角)的折射误差修正方法,通过仿真计算证实,随着出射角的减小,到达角误差逐渐增大.     

到达角起伏谱测量的影响因素

考虑了接收孔径滤波作用和实际湍流场速度起伏对到达角起伏谱测量的影响，理论分析得到了均匀光路情况下到达角起伏谱的表达式。计算结果表明，当接收孔径较小时，到达角起伏谱的高频端和低频端形状都有较大的衰减，而接收孔径大时，到达角起伏谱的高频端和低频端衰减较小；当速度起伏小时，到达角起伏谱高频端衰减快，反之，当速度起伏不大时，到达角起伏谱高频端衰减慢。利用湍流池模拟实验，让准直激光束通过湍流池，当改变接收孔径的大小时，测量到到达角起伏谱的变化；实验中，准直激光束的直径为0．1m，选取的接收孔径直径分别为0．1m，0．03m和0．01m，实验数据较好地验证了接收孔径大小对到达角起伏谱测量影响的理论结果。     

地—星上行激光通信中大气折射及色散引起的对准误差

在地—星上行激光通信中,大气折射引起激光束传播方向偏折,使激光束更难对准卫星。根据大气温度垂直分布的线形分段模型,采用数值迭代方法计算了大气的折射及色散。分析了在天顶角、地面站海拔高度、超前对准及激光波长等参数影响下,大气折射及色散引起的对准误差。研究结果表明：对于波长范围较大的多波长激光通信系统,需要考虑大气色散引起的对准误差。     

一种新的单个宽带点源到达角估计方法

基于宽带点源入射波的阵列输出相关矩阵与窄带分布源入射波的阵列输出相关矩阵的结构相似性 ,论文提出了可利用窄带分布源角度估计技术估计宽带点源到达角的新方法 ,并给出了协方差匹配技术处理宽带点源的算法和仿真 .仿真结果证实新方法有效性 .     

地-星上行激光通信中大气折射及色散引起的对准误差

在地一星上行激光通信中,大气折射引起激光束传播方向偏折,使激光束更难对准卫星.根据大气温度垂直分布的线形分段模型,采用数值迭代方法计算了大气的折射及色散.分析了在天顶角、地面站海拔高度、超前对准及激光波长等参数影响下,大气折射及色散引起的对准误差.研究结果表明:对于波长范围较大的多波长激光通信系统,需要考虑大气色散引起的对准误差.     

激光大气传输吸收衰减效应研究

大气随机信道对激光传输性能的影响是制约激光通信的重要因素之一,因此开展对大气信道的研究对实现激光通信的实用化具有非常重要的意义.通过研究,给出了激光在大气中传输吸收损耗实用计算的数学模型,并经过仿真计算,得到了一些有益结论,并以此提出了激光通信设计时的一些相应的解决途径.     

飞秒激光大气等离子体通道的平均电子密度修正

在飞秒激光等离子体通道中的电子密度分布近似为高斯分布的基础上,对文献[5]中所得到的激光等离子体通道中的平均电子密度进行了修正计算.计算结果显示:等离子体通道的平均电子密度约为5.48×1018cm-3,高于文献[5]中的计算结果约一倍.随后从实验所测得的等离子体通道中的电阻率η=0.76 Ωcm出发,验证估算出的平均电子密度约为5.20×1018cm-3.从而证明了飞秒脉冲激光生成等离子体通道中的电子密度分布近似为高斯分布.     

电波折射误差快速修正方法

针对常用电波折射误差修正方法速度慢,无法适应雷达系统实时性要求的现状,提出了一种利用差分方法的高速电波折射误差修正方法.根据雷达电波射线描迹理论,避开积分方程带来的计算速度慢的不足,采用射线差分方程进行电波射线追踪处理,从而在保证高精度的前提下,有效提高了计算速度.仿真实验证明,利用差分方程进行电波折射误差修正的方法与利用积分方程相比,计算速度可提高94%以上.该方法可以直接应用于雷达系统的在线折射误差修正,进一步提高雷达实时定位精度.     

高空俯视雷达的大气折射修正与定位误差模型

为了实施对地面目标的精确打击,空中飞行器上的雷达首先需要对地面目标精确定位.由于雷达电波在大气中传播时会产生折射误差,因而会影响雷达定位精度.针对有关部门的实际需求,以及目前大气折射误差修正基本上都是基于地基雷达的现状.通过选择高精度的对流层和电离层大气模型,利用全国对流层大气参数和电离层大气浓度剖面建立大气折射率剖面数据库.根据电波传播理论,利用射线描迹法推导出了位于电离层中俯视雷达的大气折射误差修正模型和定位误差模型.仿真实验表明,大气折射效应对高空俯视雷达探测精度影响很大.利用该模型可极大地提高俯视雷达的定位精度,为有效打击地面目标奠定基础.     

LTE系统中基于估计波束到达角的多用户调度算法

根据3GPP TR 25.996中描述的空间信道模型(SCM),提出了波束到达角估计算法和基于波束到达角的多用户调度算法.针对具有明显来波方向的无线通信系统,基站首先根据上行信道信息估计出每个用户的波束到达角,然后根据用户无线信道到达角将多用户进行分组,从每个分组中选择信道质量最好的用户,以实现多用户分集增益.相对于传统的波束到达角估计算法,该估计算法具有较低的复杂度.与基于信道容量的用户调度算法相比,该调度算法能够明显降低运算量,在系统中更容易实现.仿真结果表明,该调度算法可以在有效降低系统计算复杂度和反馈信息量的前提下,获得与传统方案相近的多用户调度性能增益,同时还能获得较好的公平性.     

中性大气折射延迟的研究现状及其天文测量方法

经典天体测量和大地测量所作的天文大气折射修正,以及现代空间大地测量所作的电磁波中性大气折射延迟改正,都没有达到期望的高精度要求,原因在于不能直接测定天文大气折射和折射延迟模型的参数,只能采用各地相同和各向同性的理论模型作改正.为了提高修正精度,人们用测量数据反演各观测站不同方位的经验改正模型.本文根据有关学科发展对空间大地测量的精度要求,阐述了折射延迟量与观测站周围的地形有关的事实,指出了建立和采用随观测站、方向而异的改正模型的必要性;在分析了长期以来直接测定天文大气折射或折射率的几个主要障碍和已具备的条件后,根据光学波段的天文大气折射与射电波段的大气折射延迟之内在联系,提出了在各测站采用天文大气折射测定值,建立各自随方位而异的大气折射实测模型和折射延迟实测模型的方法;文中还给出了测定瞬时天文大气折射、建立两种实测模型的总体方案.这一方法的实施,将有可能把天顶方向的延迟改正精度提高到1mm以内、高度角5°处的精度提高到厘米量级,并且把截止高度角压缩到5°以内.     

大气湍流对IM/DD无线激光通信系统误码率的影响

分析了湍流大气中的高斯光束传输模型,忽略系统其它噪声,仅考虑大气湍流和量子噪声引起的系统误码率.推导出了大气湍流和量子噪声与系统误码率之间的关系,然后通过数值仿真,分析了大气湍流和量子噪声对IM/DD无线激光通信系统的影响.结果表明:在一定通信距离下,增大接收天线孔径或者发射光束的腰斑半径,能够有效减小大气湍流造成的系统误码,提高系统对湍流的抗干扰能力.这为设计更合理的无线激光通信系统提供了理论依据.     

大气折射误差修正研究现状与展望

雷达是测量目标位置和速度的常用手段之一.为了提高雷达的测量精度,需要对因大气折射效应而产生的雷达测量误差进行修正.首先简要给出了雷达系统中大气折射误差的问题描述及进行误差修正的思路.然后不仅详细阐述了目前常用的电波射线描迹法、近似修正法和新型修正法等电波折射误差修正技术在雷达定位中的研究和应用现状,而且也阐述了几种用于对雷达测速折射误差修正方法的研究和应用现状,同时,对各种方法的使用范围及其优缺点也进行了简单的分析.最后,给出了雷达系统大气折射误差修正技术在今后的研究方向.     

激光转角传感器在机械工程中的应用

对作者研制的一种新型激光转角传感器进行了介绍，重点论述这种传感器在机械制造业中可以开发的多种用途——几何参数及物理参数的在线测量，同时也提出了改进传感器的途径。     

蜗杆检查仪中的误差修正技术研究

蜗杆检查仪系统是为提高蜗杆加工精度而研制的综合测量系统。该文对蜗杆检测仪系统的误差进行分析，根据误差的特点，提出用样条函数建立数学模型，并对实测数据进行处理。结果表明采用合理的误差修正技术可以提高蜗杆检查仪系统的精度和稳定性，节约内存，是适合同类检测系统误差修正的一种有效方法。     

卫星测控系统中的大气折射在线修正模型研究

在卫星发射和运行过程中,精确测量其飞行的轨道参数是地面卫星测控系统的主要任务之一.要使地面测控系统对卫星进行精确地定位,就必需对引起测控系统误差源之一的大气折射误差进行修正.根据电波传播理论和我国大气环境特点,针对地面卫星测控系统要求的高精度、实时性等特点,利用我国10年探空环境资料,建立了基于母函数的大气折射误差在线...