摘要:捕获、对准、跟踪系统是空间激光通信系统的关键技术，是通信链路建立的前提。而视轴初始指向作为捕获系统中的第一步，是能否成功捕获、捕获概率大小以及捕获时间长短的决定性因素。为了快速建立空间激光通信链路，通过分析初始指向技术的组成与工作原理，建立了初始指向系统模型。提出了初始指向系统的视轴标校方法，且根据误差分析方法得到了系统指向精度。实验结果表明，该指向系统可以快速地建立空间激光通信链路，且指向精度高，验证了该指向系统的正确性与可行性。

摘要:空间相关性是制约无线光多输入多输出(MIMO)系统性能的主要因素之一。结合OOK调制技术，建立了相关无线光 MIMO系统的信道模型，推导了不同相关机制下无线光 MIMO系统的平均信道容量的解析式，分析了其中断性能。采用仿真实验分析了对数正态衰落信道中，空间相关性对均匀圆阵光MIMO系统的平均信道容量和中断信道容量的影响。结果表明,空间相关性的存在使得无线光MIMO系统的平均信道容量减小，中断概率增大；同时完全相关对于系统性能的影响较部分相关而言更为严重。

摘要:针对GammaGamma分布大气湍流效应、几何传播损耗和指向误差联合效应对空间激光链路性能的影响，研究了高空平台OFDM光链路通信模型的误码性能。建立了基于MQAM调制的高空平台OFDM光链路通信模型，获得了OFDM光链路的载波噪声比，推导出总平均误码率的闭合表达式。仿真分析了在不同大气湍流强度、QAM调制阶数、抖动标准差和波束宽度等参数条件下，链路误码率与发射功率的关系。研究结果表明，在弱湍流条件或归一化抖动标准差小于0.6时，增大发射功率对链路误码率性能的改善程度较为缓慢；不同QAM调制阶数或归一化波束宽度条件下，增大发射功率对链路误码率性能的改善程度不明显。

摘要:LED交通灯的可见光通信将成为室外智能交通系统的发展方向。为了研究和克服信道中强背景光噪声对LED交通灯的可见光通信系统的干扰 ，对其通信信道建立强背景光噪声模型，分别构建了脉冲位置调制（PPM）、扩频（Gold码）、Gold码+PPM三种不同调制下的 通信系统。首先分析了强背景光的相关参数，然后 对PPM、Gold码、Gold码+PPM三种不同调制下系统误码率性能进行了比较。结果表明，接收机的视场角越小，接收机的直径越小，则通信系统受到背景光噪声的干扰就越小；在相同检测面信号功率下，太阳直射背景光噪声比扩展背景光更加影响系统通信性能；在同一背景光下，误码率最低的是PPM调制，其次是Gold码，Gold码+PPM的系统误码率最高。以扩展背景光的误码率达到10-4作为参考，PPM通信系统分别比Gold码、Gold码+PPM通信系统低0.125和0.5 W的检测面信号功率。

摘要:将自由空间光(FSO)通信链路的高速率优势与射频(RF)链路的可靠性优势互补结合，针对FSO/RF混合通信链路组网的物理层数据可靠传输问题，研究软切换机制下采用LDPC混合编码与2PPM和16QAM调制的系统方案性能。混合系统FSO链路在GammaGamma信道不同湍流强度与RF链路在Rician信道不同信噪比条件下的仿真结果表明，所述方案在软切换下达到1×10-6误比特率时，不同条件下可获得1.3~8.0 dB不等的性能增益改善，显著提高在不同链路条件下FSO/RF混合通信系统的数据传输可靠性。

摘要:Airy光束是一种特殊的无衍射光束，具有自恢复性及自弯曲性。根据衍射理论对聚焦后有限能量Airy光束的自恢复现象进行了研究，利用三角棱镜和圆形聚焦透镜组成的光学系统产生了Airy光束，所得到的Airy光束衰减较快。通过增加透镜对光束进行修正，并对修正前后Airy光束的光强分布的变化进行数值模拟和对比。结果表明,在一定传输距离内，有限能量 Airy光束聚焦后自恢复光束随着传播距离的增大很快衰减。通过加入校正透镜可以抑制Airy光束的衰减。

摘要:大气信道的复杂性会引起信道状态参数的随机变化, 这对通信系统性能有很大影响。为此，研究了基于训练序列的沙尘光信道估计，以m序列为训练序列，采用时分复用方式构建了一种基于训练序列的光信道估计方案。该方案利用训练序列中的0序列，构造了一种噪声方差的估计方法。在此基础之上，研究了最小均方误差（MMSE）准则下不同散射路径数和训练序列长度对估计均方误差（MSE）和系统误码性能的影响。研究结果表明，在小信噪比的大气信道中，MMSE准则下散射路径数不宜超过5，m序列长度选63为宜。

摘要:以太网数据的透明传输是在传输过程中对外界透明，不用关心下层协议，只负责将需要传送的业务数据传送到目的节点，而不篡改数据内容、不改变数据属性的一种传输方式。采用以太数据透明传输的无线激光通信系统，可以方便的与现有工业以太网络无缝集成，提高设备可用性，扩大其应用范围。基于DE2115教育开发平台，利用板载FPGA集成Nios II软核作为控制单元，运行裁减后的NicheStack TCP/IP协议栈的μC/OS II实时操作系统，实现了无线激光通信系统与千兆以太网在数据链路层上的数据透明传输。通过系统仿真、电路实验以及光路实验对本设计进行了数据一致性测试。测试结果表明,本设计具有良好的数据透明传输特性。

摘要:NiCoCrAlYTa涂层作为航空发动机高温部件的抗氧化涂层而得到广泛应用，涂层的厚度影响其抗氧化性能。利用超声波在涂层和基体间传播中的信号突变现象，采用小波变换技术分离出信号突变点和突变点间时间间隔，计算出涂层厚度，并应用于带有NiCoCrAlYTa涂层的涡轮叶片厚度测量，超声涂层厚度测量结果与金相解剖厚度测量数据进行对比，研究结果表明，使用的超声涂层厚度测量方法获得的涂层与金相法测厚数据基本接近，在平均厚度150 μm，测量相对误差在5%以内。

摘要:随着人机交互技术的发展，解放双手的技术也日益繁荣。在面对复杂任务时，解放双手的技术提供了新的交互渠道，丰富了交互信号的来源。利用Google Glass穿戴式的特点，搭建了一个解放双手的移动机器人远程控制系统。该系统运用互补滤波器融合加速度传感器、陀螺仪以及地磁传感器的测量数据检测操作者的头部运动，并根据设计的控制器解析操作者的控制意图，然后经WiFi传送给被控机器人。同时，运用互补滤波器的高通滤波器成分成功地抑制了头部参考位置的漂移。为了验证系统的灵活性和可靠性，对其进行避障实验测试。实验结果表明，操作者能够流畅地控制机器人完成任务，成功地从任务中解放出双手，为遥控移动机器人提供了新的方式。此外，这一解放双手的系统对双手残疾者也大有益处。

摘要:基于压缩感知 (compressed sensing，CS) 技术的信道估计方法已被应用于正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing，OFDM) 系统的信道估计中以提高频谱利用率。然而，传统的时域普通采样方法会导致信道测量矩阵不够精细，无法精确恢复信道状态信息。针对这一问题，提出利用分数时延信道模型模拟系统的无线多径信道，利用接收端时域过采样方法细化信道测量矩阵以提高信道估计精度。同时，为了克服由时域过采样导致的算法复杂度增加的问题,提出一种改进正交匹配追踪算法(modified orthogonal matching pursuit，MOMP)。仿真实验结果表明，在分数时延信道条件下，提出的接收端时域过采样方法能准确检测到信道的分数时延且提出的MOMP算法能显著降低估计算法的计算复杂度。

摘要:为改善电能质量暂稳态信号重构性能，提出了基于压缩感知理论的回溯自适应匹配追踪的电能质量信号重构方法，对电能质量信号进行处理。在自适应匹配追踪的基础上改变一个回溯步骤，初选出满足条件的候选集，然后在终选步骤中利用回溯功能，剔除系数相对较小的原子，所以该方法能够灵活地删除一些被在初选时被错误选择的原子，有着更好的稀疏信号重构和逼近性能。另外该方法无需先验信号的稀疏度，具有稀疏度自适应能力。仿真实验结果表明，10种电能质量信号的压缩重构精度都在97.63％以上，能量恢复系数要高于99.57%，信噪比高于31.42dB，均方误差百分比在2.31%之内，都能达到很好的性能指标。

摘要:针对传统LANDMARC室内定位算法受室内环境的干扰存在定位精度不高，波动大的问题，提出一种基于CKF的改进LANDMARC室内定位算法。该算法首先通过传统LANDMARC算法得到待定位目标的状态预估值；然后将得到的状态预估值作为观测量并用容积卡尔曼滤波(CKF)算法对其进行滤波处理，以提高算法的定位精度并降低定位结果的波动；最后用滤波处理后的结果代替LANDMARC得到的预估值作为待定位目标的状态估计。实验研究表明，所提算法误差在0.5 m以下的标签达到60%，与传统LANDMARC定位算法和经由无迹卡尔曼滤波(UKF)算法滤波的LANDMARC定位算法相比，定位精度和波动性均有明显提高，应用在室内定位中能够得到较为真实的目标移动轨迹。

摘要:针对控制参数的不确定性以及存在未知外部扰动情况下移动机器人的轨迹跟踪问题，提出一种基于光滑非线性饱和函数的自适应模糊滑模轨迹跟踪控制算法。通过建立不确定非线性移动机器人运动控制模型，利用自适应模糊逻辑系统构建自适应模糊滑模控制器。为了增强轨迹跟踪控制算法对随机不确定外部扰动适应能力的同时削弱滑模控制算法中的输入抖振现象，利用有界输入有界输出(BIBO)稳定的方法，通过带有自适应调节算法的模糊系统对滑模控制律中非线性函数项进行自适应逼近，并设计了模糊系统中可调参数的自适应控制律，保证了控制系统的稳定与收敛。实验结果表明，所设计的控制器对系统参数不确定性和外界扰动均具有较强的轨迹跟踪性能和鲁棒性。与传统的滑模控制算法相比，该算法不仅能有效减小输入抖振而且轨迹跟踪控制精度提高了18.89%。

摘要:图像的多尺度分解技术和融合规则是决定多聚焦图像融合效果的关键因素。k次W系是一类以k次多项式和k次分段多项式为基函数的新的混合正交函数系统，对应的W变换是一种具有正交性和精确重构性的有效多分辨分析工具。结合W变换的多尺度特点和非子采样方向滤波器组变换的多方向性，提出了一种新的基于W变换和非子采样方向滤波器组(NSDFB)的多尺度多方向变换。该变换利用W变换对图像进行多尺度分解，利用二维NSDFB对W分解的高频子带系数进行方向分解，得到不同尺度不同方向的子带图像。在此基础上，提出了一种新的多聚焦图像融合算法。该算法针对多聚焦图像高频系数的特点，改进了常用简化脉冲耦合神经网络算法，并将其用于高频系数的融合规则中。实验结果表明，提出的融合方法能够有效地选择源图像中的聚焦良好区域，抑制伪影信息，产生视觉效果更好的融合图像，且在标准差、信息熵、平均梯度和空间频率等客观评价指标上都优于传统的基于Contourlet变换、非下采样Contourlet变换、离散小波变换的融合方法。

摘要:针对传统图像拼接算法特征点计算量大、耗时较长等问题，提出了一种基于小波变换的新型加速鲁棒特征算法（SURF）图像拼接方法。首先通过Haar小波函数对图像进行二阶分解以获取图像低频成分，并利用小波梯度矢量对低频图像重合区域进行特征点提取，从而实现低频图像下快速获得特征点的变换参数以指导高频图像下的特征点提取；在此基础上，提出一种SURF图像匹配改进算法，利用特征点约束的单向匹配和方向一致等性质，有效剔除误匹配点对，以提高特征点匹配精度和实时性。最后，通过两组实验验证了所提出方法的有效性和可行性。

摘要:针对道路交通标志的自动识别问题，通过不变矩和支持向量机（SVM）方法对圆形标志图像识别方法进行研究。首先根据交通标志的颜色和形状信息对采集到的原始图像进行颜色分割、形态学去噪和形状检测等处理，获得图像中包含交通标志的区域。然后分别对标志图像进行Hu矩和Zernike矩的特征值提取，将特征值输入SVM中进行训练并采用网格搜索法对SVM进行参数优化，最后使用优化后的支持向量机方法实现交通标志的识别。实验表明，与现有的其他交通标志识别算法相比，采用高阶Zernike矩与优化后SVM的识别方法有更好的识别效果。

摘要:曲面工件超声成像检测时，采集点为三维数据，数量较大，观测时须进行旋转、移动操作，重构与显示缓慢，需对采集数据进行二维显示以便观测工件整体状况，实际检测中通常也要求结果为平面图像。基于此，提出了基于快速Isomap的曲面超声图像展开算法，首先对N个采集点进行Landmark点抽取，采用基于Fibonacci堆的Dijkstra算法计算Landmark点间的近似测地距离，利用多维尺度变换构造保持曲面拓扑结构的2D空间，根据剩余采集点到landmark点的距离确定其坐标，对曲面展开后各点的欧氏距离加权优化，使展开前后测量点间距尽可能保持相等。实验表明，该方法计算速度为2~4 s，误差约为0.1，与Isomap算法相比均有提高。

摘要:为了降低无线传感器网络受能量限制的影响，延长网络生命周期,通过蚂蚁混沌行为和自发组织行为，提出了一种寻求最优网络路由规划方法。该方法从兼顾能耗和网络时延的角度，基于节点位置，依据节点传输方向结合跳转概率形成扇环区域划分，选取节点划分区域中剩余能量较高且距离该节点较近的节点作为邻居节点，采用双向搜索保存全局最优位置更新等方法考虑寻找最优解。实验表明，此方案在降低网络时延的同时有效地均衡和减少了网络能量的消耗，延长整个网络寿命。

摘要:大型机电设备日趋得到广泛应用。这些大型机电设备不仅自身造价昂贵，其维修成本也是相当惊人。设备损坏、精度劣化以及效率降低都可能造成巨大的损失，为有效保证设备的正常工作、加工质量和故障的预报，开展构建远程在线检测及智能故障诊断预测系统平台研究。远程监测系统集成传感器技术、动态测控技术、信号处理技术、故障模式识别技术和人工智能技术，风机现场的应用表明，该系统可有效监测风机的运行状况，实现对风机故障部位的实时报警和风机运行趋势的有效预测。

摘要:由于电压闪变是非平稳信号，根据IEC闪变仪规范设计的闪变仪，在实际应用中无法直接进行频谱分析。提出了基于快速傅里叶变换（FFT）和希尔伯特黄变换（HHT）的Kaiser窗校正的风力发电机组电压闪变测量方法。分析了Kaiser窗的旁瓣特性和HHT的原理，通过Kaiser窗减少频谱泄露，利用FFT进行滤波，最后用HHT得到闪变包络。仿真实验结果表明，提出的算法可以测量出闪变发生的时间，并能有效克服单频闪变包络频率变化、多频率成分闪变包络频率变化、电网基波频率波动、谐波、间谐波及白噪声对检测结果的影响，其测量结果不仅稳定而且误差较小，还可以得到闪变发生的起止时间。实验进一步证明了该算法的有效性。

摘要:提出了一种基于卡尔曼滤波的同步并网控制策略，以解决微电网与大电网同步并网过程的各分布式电源间协调控制及平滑、快速并网的问题。通过计算微电网前一次状态和本次状态的差值，利用卡尔曼滤波算法预测下一状态是否达到并网要求，使微电网实现平滑、快速并网。仿真结果验证了该方案的有效性。

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