采用单一低精度惯性传感终端完成定位解算将导致定位精度发散, 定位信息回传覆盖范围小, 且传输易受干扰, 因此, 该文提出了一种Mesh自组网与惯导组合的班组协同定位方法。该方法建立的一种基于线性化卡尔曼滤波的班组协同定位算法模型, 以高、低精度惯导组合的班组协同为基础, 结合Mesh网络的通信传输功能, 可抑制单一低精度惯性传感终端的短期累积误差, 提高长航时定位精度。实验结果表明, 采用班组协同定位算法, 低精度惯性班组人员定位的闭环轨迹误差分别降低3.28%和3.2%, 30 min累积定位平均误差分别降低5.82%和6.43%, 有效抑制了单一低精度惯性定位成员的短期累积误差, 提升了班组整体的定位精度。

光镊技术是利用高度聚焦的激光束所形成的梯度力势阱对微纳粒子进行捕获和操控的技术, 在生物、物理、化学和医学等领域有着非常广泛的应用。基于4π聚焦系统, 理论研究了径向偏振高斯光束的紧聚焦特性及其对金属微粒的辐射力, 并与传统的单透镜聚焦系统结果进行比较; 还详细讨论了不同离焦和离轴距离对光阱刚度的影响。研究结果表明, 与传统的单透镜聚焦系统相比, 4π聚焦系统通过选择合适的光学参量, 可以获得具有三维球形结构的聚焦光斑, 显著增大了横向和纵向的梯度力, 从而显著增强光镊系统捕获金属微粒的稳定性。

针对耐高温准分布式光纤布拉格光栅（FBG）传感器的需求，利用飞秒激光相位掩模辐照结合光纤拉伸，研究出制备不同周期的布拉格光栅的方法。通过改变光纤两端施加应力的大小来控制FBG的周期，得到具有不同布拉格波长的FBG并构成准分布式高温传感器。标定了FBG的温度响应参数，实现了两点准分布式温度测量。准分布式传感系统由光纤光栅解调仪和串接在一起的不同布拉格波长的FBG构成。不同温度下FBG的光谱响应结果表明：FBG的布拉格波长对温度响应曲线有很好的线性拟合相关度，在800 ℃长时间退火后FBG反射率稳定在-10.2 dB，该传感系统可用于800 ℃以内的温度传感测量。

构建了一套高分辨率的可复用光纤光栅波长解调系统.采用波长调谐范围为1 546 nm至1 558 nm的紧凑型可调谐半导体激光器作为光源, 来提高系统的紧凑性、波长分辨率以及响应速度, 加入标准气室作为波长基准以提高系统的长期稳定性.使用多个电极电流共同调谐的办法, 实现了在12 nm范围内半导体激光器波长分辨率高达1 pm的准连续波长扫描.利用重心算法提高光纤光栅中心波长的解调精确度和稳定性,并对解调过程进行模拟.解调系统的波长分辨率优于1 pm, 精确度接近2 pm.整个光纤布拉格光栅温度传感系统在1 550 nm附近实现了0.1℃的温度分辨率.

为了实现从室温到1000℃范围内的多点温度实时测量, 基于红蓝宝石光纤传感探头, 研制了一种连续快速温度测量的多通道光纤温度传感器.该系统结合了荧光测温和辐射测温原理, 可同时测量8个传感探头的温度随时间的变化信号.提出基于面积平衡计算的数字迭代算法用来计算荧光寿命.与快速傅里叶变换算法的仿真对比结果表明, 该算法计算速度快、抗噪声能力强、结果稳定性好、测量精度高.对系统进行长期的温度和稳定性实验, 结果表明该系统具有较高的稳定性和测量精度, 测温范围从室温到1000℃, 精度达±1℃.

理论和实验上研究了利用飞秒激光微纳加工技术制备的广义高斯切趾光纤布拉格光栅（FBG）的带宽特性。模拟结果表明，FBG带宽随着折射率调制度的增大而增大，随着光栅长度的增大先减小后趋于饱和。利用飞秒激光相位掩模法制备FBG的实验结果表明，当飞秒激光功率较小时，随着激光功率的增加，FBG带宽基本不变；激光功率超过一定阈值，FBG带宽随着激光功率的增大而逐渐增大。曝光时间较短时，FBG带宽随曝光时间的增加而急剧增大；随着曝光时间的继续增加，FBG带宽逐渐趋近于饱和。FBG带宽随着飞秒激光功率和曝光时间的变化可以归因于飞秒激光诱导FBG折射率调制度和光栅长度的变化。这些规律为调控利用飞秒激光微纳加工技术制备FBG带宽提供了参考。

等离子体激励器电极组相位不同便产生多相等离子体气动激励, 建立了粒子图像测速仪流场参数测试系统, 利用粒子图像测速仪技术,研究了非对称布局等离子体气动激励诱导空气流动特性, 分析了多相等离子体气动激励对诱导空气流动速度的影响。结果表明：粒子图像测速仪流场测试系统能够准确地反映等离子体气动激励诱导空气流动的流场空间结构, 等离子体气动激励诱导空气流动是平行于激励器的近壁面射流, 多相等离子体气动激励能够增大等离子体气动激励诱导气流速度, 或者使等离子体气动激励影响流场区域增大。粒子图像测速仪系统是深入研究等离子体气动激励的流场结构最佳的方式之一。

根据提升小波的框架结构,提出了基于FPGA小波变换核的设计与实现方案;根据自顶向下的设计思想,利用FPGA片内存储资源,实现了行列变换的并行执行;该结构由一个行处理器和一个列处理器组成,行、列处理器通过时分复用同时进行滤波,用优化的移位加操作替代乘法操作;采用流水线设计方法,减少了运算量,提高了硬件资源利用率;整个模块采用VHDL语言进行设计,并在QuartusⅡ下进行了编译和仿真。经验证系统工作可靠,完全满足实时处理的要求。