采用高级调制格式相干接收的FSO系统性能研究

基于描述FSO系统接收端光强分布的Gamma-Gamma信道模型,研究大气湍流强度和信号传输距离对高级调制格式-相干接收系统的影响。在分析Gamma-Gamma信道下,采用MPSK(M=2,4,8)和MQAM(M=8,16,32)调制-相干接收FSO系统的误符率与湍流强度、传输距离之间的关系,利用特殊函数代换推导其闭合表达式。根据计算结果,仿真研究M值、湍流强度和传输距离等因素对误符率的影响。     

大气湍流对星地激光下行链路最大天顶角的影响

针对星地激光通信下行链路,提出最大天顶角的概念,并给出在大气湍流影响下最大天顶角模型的建立方法.文中以采用OOK调制、APD探测器的链路为例,基于gamma-gamma光强起伏概率密度函数、Webb-Gaussian APD输出模型以及Hufnagel-Valley湍流强度轮廓线,推导了下行链路最大天顶角、近地面湍流强度、误码率三者之间的关系.用数值仿真得到信号光功牢为2W的链路中最大天顶角分别与近地面湍流强度、误码率的关系曲线,该结果表明链路可容忍的误码率越大则最大天顶角越大,而近地面湍流强度越大则最大天顶角越小.最后,该文利用非线性拟合方法拟合了最大天顶角关于误码率和地面湍流强度的经验模型.     

非对称回复反射自由空间光通信链路性能

调制回复反射器(modulating retro-reflector, MRR)制约非对称自由空间光通信系统的性能. 本文建立高斯光束经角偶棱镜(corner cube retro-reflector, CCR)的MRR反射后出射光束的数学模型,分析大气湍流对调制回复反射器光链路的影响,研究CCR多光束反射特性对大气湍流信道的补偿作用. 仿真结果表明,在传输距离、光功率、反射面积一定的条件下,波长、入射角及CCR折射率都是影响链路性能的关键因素,CCR反射后的多光束效果也可有效降低接收信噪比的起伏.     

基于超高斯函数的光纤耦合半导体激光器输出光束横向光强分布研究

本研究基于超高斯分布的数学模型,对光纤耦合半导体激光器在泵浦功率为5～50 W时的输出光束的横向光强分布进行研究。采用CCD型光斑分析仪对试验进行测量,同时借助数据分析软件将采集到的试验数据与超高斯函数进行拟合对比分析。试验结果显示,当泵浦功率小于5 W时,光强分布曲线与k为1的高斯型分布曲线相吻合;当泵浦功率大于10 W时,光强分布曲线与k为1.5的超高斯分布曲线相吻合。试验证明,用超高斯分布模型来描述光纤耦合半导体激光器在实际运行中大功率泵浦光的光强分布,比高斯分布模型更符合实际的光强分布。     

协同设计中基于混合Petri网的云工作流表示模型

针对目前协同设计中业务过程描述能力不足和柔性差等问题,从并发性、可伸缩性和协同性等五方面进
行分析,提出了一种在空间上三维分布的Petri网建模方法. 将组合、颜色和定时约束Petri网引入协同设计的流
程建模之中,设计了协同设计下云工作流业务流程的HPN(hybrid Petri net)模型;运用随机Petri网的思想对协
同设计各流程流转、工作效率等进行分析,详细分析了其性能指标,验证了模型的可达性,并从业务冲突及模型分
解等方面提出了优化.     

采用自适应补偿的无人机姿态测量

根据合作目标的单站姿态测量原理,结合实际大气湍流条件下激光光束的漂移及扩展效应,提出利用补偿和定位后的激光光斑质心确定无人机外部姿态的方法. 通过计算单帧激光光斑中心提取单位时间内激光光斑质心组成的外围轮廓特征点,并将其构成多边形. 以多边形图像质心为参照,建立姿态测量自适应补偿模型. 计算结果表明,当目标距离为3 km时,采用模拟退火算法迭代解算并对结果进行自适应补偿,得到的姿态角误差最大值为0.221±,说明自适应补偿技术的姿态测量算法具有较高的姿态测量精度和收敛性.     

AWGN信道高阶调制物理层网络编码的SER性能

扩展了最近邻近似方法使之能描述物理层网络编码的误符号率,并用该方法分析了双向中继网络中物理层网络编码在高阶调制下的误符号率. 以8PSK为例,推导了高阶调制下PNC在AWGN信道中误符号率的闭式表达. 研究发现,固定一个源节点的发射功率时,系统的SER并不会随着另一端源节点功率的提高而单调递减. 蒙
特卡罗仿真结果表明,所得表达式能正确刻画8PSK调制下物理层网络编码的误符号率.     

基于相位扰动的无线通信信号抗干扰自动控制研究

为减少通信干扰,保证信息有效传输,提出基于相位扰动的无线通信信号抗干扰自动控制方法。通过分析信道衰落特点,建立信道模型,从自相关性、功率谱密度和电平通过率等方面提取信道统计特征,提供相位调制依据。利用深度学习算法归一化处理信号功率,确保信号功率强度统一。将处理后的信号作为学习网络的输入项,经过不断学习,判断信号是否受到相位扰动干扰。利用可调谐光延迟线、拉伸器、控制器与偏置器等设备构成相位调制器,设定输入光场形式,确定调制器信号格式,针对相位扰动现象,通过调制器调整相位,实现信号抗干扰自动控制。仿真实验证明,本次研究所提方法降低了传输误码率,当受到干扰时可快速恢复正常通信,自动控制效果满足高质量通信需求。     

Web服务组合系统扩展GSPN建模与化简规则

使用广义随机Petri 网(generalized stochastic Petri net, GSPN) 对具有复杂时间约束信息的大规模Web 服务组合系统进行建模时,模型难以直观理解,并且会造成状态空间爆炸. 针对此问题提出一种扩展GSPN建模方法. 将不同类型的时间约束信息分别施加于模型的位置、变迁和弧,可以简洁直观地表达系统复杂时间约束
信息. 进而提出一组应用于扩展模型的化简规则,对模型中一些常用结构进行化简,克服了GSPN 缺乏通用化简方法以及难以在保留时间约束特征前提下进行化简的问题,减小了系统模型的状态空间. 多种模型下的化简示例表明,所提方法有效降低了系统性能分析的复杂度,适用于对大多数Web 服务组合系统进行快速性能分析.     

基于WDM-PON架构的5G前传系统中的FWM效应

为了应对快速增长的带宽需求,解决非线性效应限制波分复用无源光网络（wavelength-division multiplexing passive optical network,WDM-PON）系统的传输距离和信道容量,尤其是四波混频（four-wave mixing,FWM）效应的问题。通过实验与仿真研究了25 Gb · s^-1 · λ^-1非归零码（non-return-to-zero,NRZ）信号经过25 km标准单模光纤（standard single-mode fiber,SSMF）传输时,FWM效应对系统所产生的影响。仿真结果表明,在信道间隔为200 GHz的12个波长传输系统中,除了第一个和最后一个信道之外,其他信道误码率（bit error rate,BER）都不能达到前向纠错码（forward error correction,FEC）的门限1.0 × 10^-3。因此,在制定5G前传系统波长分布和信道间隔时,应充分考虑FWM串扰。     

利用图层化图像进行杂散光分析

按时间推进,从场景出发来模拟动态成像过程,使用蒙特卡罗方法计算光学系统杂散光,形成图层化杂
散光图像. 与传统的杂散光分析方法相比,该方法得到的仿真结果为二维杂散光分布图像,可与空间光学遥感图像
直接比对分析. 通过对风云二号气象卫星午夜杂散光的图像进行仿真验证,结果表明该方法可以为杂散光的机理
和路径分析以及杂散光的抑制设计提供有效的评价.     

湍流强度对水平轴风力机气动性能的影响

为了研究水平轴风力机气动性能随湍流强度的影响,基于CFD软件对不同来流风速工况下的33kW水平轴风力机风轮模型进行三维数值模拟,对比分析风力机在湍流强度I为0.1%、14%、25%时的气动性能。结果表明:随着来流湍流强度的增加,水平轴风力机叶片表面压差会有一定程度的减小,从而导致风力机风轮转矩减小,风力机风能利用效率明显降低。     

多天线深空中继通信系统的中断概率和信道容量

中断概率和各态历经信道容量是分析深空通信系统性能的重要指标. 针对深空通信系统中链路损耗大、时延长、频繁中断的问题,分析了多天线深空中继通信系统的中断概率和各态历经信道容量. 根据深空通信环境的特点建立了基于独立不同分布瑞利衰落信道的系统模型,推导了单支路信噪比的精确表达式,进而给出了单支路接收信噪比的概率密度函数,并推导了在选择合并方式下系统中断概率的闭合解析式以及各态历经信道容量的近似表达式. 通过对系统性能的仿真,验证了本文系统模型和理论分析的有效性.     

湍流强度对叶片扭转的影响

风场的湍流强度是影响风能利用和引起风力机振动的重要指标.按照风电场风能资源评估方法[1]计算湍流强度,在风力机叶片的一般假设模型下提出了一个新的扭转振动方程,根据双参数威布尔分布统计描述风速,并用标准差和平均值估计两个参数,得出了关于湍流强度的叶片扭转响应的计算式.计算得出在中等程度以上的湍流下,湍流强度值为0.25～0.35时扭转响应最大,对风能的利用及对风机的影响最大;对于更大的湍流强度值(>1.0),湍流将对风机造成破坏性影响.     

空心高斯光束的非准直透镜系统衍射研究

利用非准直光学系统的ABCD矩阵表达式和Collins衍射积分公式,推导出了空心高斯光束通过光阑和非准直4f透镜系统衍射场的解析表达式,并对衍射场进行了研究分析.数值模拟计算表明,空心光束的阶数、束腰和4f透镜系统的错位位移等因素对衍射场特性有很大的影响.     

斜腿刚构桥的内力分析

按照能量原理推导了变截面梁单元的刚度矩阵，对一大跨度预应力斜腿刚构桥进行了理论分析和模型试验     

一种新的麦克风阵列自适应语音增强方法

在复杂的语音环境中,利用麦克风阵列语音增强技术能有效地拾取目标语音信号并
消除噪声干扰,但传统的麦克风阵列波束形成的加权系数是固定的. 为了能灵活地控制麦克
风阵列波束的形成方向以及消除其波束旁瓣带来的残余噪声,提出了一种基于麦克风阵列的
自适应语音增强技术. 该技术将自适应滤波器和麦克风阵列相结合形成波束可控的广义旁瓣
消除器,然后在广义旁瓣消除器后面续接一个改进的谱减法,并加入契比雪夫窗函数. 仿真实
验结果表明,所提出的语音增强方法能有效去除语音信号中的噪声干扰,相比于传统广义旁
瓣消除器,信噪比大约提高了3.5 dB.     

基于交叉耦合映像格子时空混沌的S盒设计

S盒的设计是分组密码设计的重要组成部分. 提出一种基于参数抖动的耦合映
像格子时空混沌系统设计S盒的方法,使用带有参数抖动的交叉耦合映像格子模型和基
于Chebyshev映射的格子局部状态生成函数,实现8×8 S盒的快速批量生成. 通过非线性度、
差分均匀性、严格雪崩准则、输出比特间独立性及双射特性等评价准则的分析和测试,对批量
产生的盒子进行优选,并就优选盒子的各项性能与已有的基于混沌的S盒子进行对比和分析.
结果表明：该方法所构造的优选S盒,其密码学特性更优良,可作为基本部件用于新型分组密
码系统的设计.     

湖北省耕地利用效率时空分异及农业劳动力的差别化调控

选择耕地利用的投入产出指标集构建数据包络分析模型,在评价各决策评价单
元(decision making unit, DMU)有效性的基础上,以固定产出最小化投入为优化原则探寻表
现无效的各DMU的优化空间,分析其劳动力投入是否存在冗余及区域差异,并使用投入指标
集调整方法验证以上对于劳动力投入冗余的分析结论,以此提供农业劳动力的区域差别化调
控对策. 以湖北省为例,评价1987～2012 年期间各县级单元的耕地利用效率及其时空分异特
征. 研究结果表明,80% 的区域均存在不同程度的劳动力投入冗余,其中鄂西山区和鄂东南丘
陵地区的冗余率最高;2007 年后,随着农业劳动力的持续转移,江汉平原和鄂东北大别山区
的劳动力投入对耕地利用效率的影响程度变大,劳动力投入冗余状况有所缓解. 因此,有必要
采取或加速农业劳动力转移或稳固农业劳动力的对策来应对提升区域耕地利用效率的不同需
求.     

故障条件下子空间预测控制的对偶分解

研究故障条件下子空间预测控制器的设计问题,在推导输出预测估计值后分析残差矢量的统计分布特性
及残差矢量在各个瞬时时刻处的具体形式. 针对含有等式和不等式约束条件的预测控制器最优化问题,通过对偶
运算将较复杂的约束优化转化为无约束优化问题,采用最近邻梯度法即可求得基-对偶优化问题的最优解. 最后以
直升机悬停状态为例,验证控制器设计方法的有效性.