为了实现海洋水位实时监测以进行有效的海啸预警, 提出了一种全光纤干涉式水位传感系统.针对海洋水位变化范围大、变化速度快的特点, 采用基于双准直器对准的改进式干涉结构和线性调频相位解调方法, 以实现对海洋水位值的大量程、高精度、快响应测量.实验结果表明该水位传感系统的可测量程为0~109.14 m, 测量精度达±1 cm, 可实现0.01 s的响应时间, 具有较好的实时性.该系统对海洋水位监测、海啸预警具有十分积极的意义.

基于扫频激光器和马赫-增德尔干涉结构的光纤传感系统, 针对扫频激光器的频率步进不够精细导致干涉臂长差解调结果不精确的问题, 提出了一种相似性解调方法.该方法通过在频率步进范围内进一步细分, 构造相应细分值的模拟函数, 与采集到的干涉信号进行相似性对比, 相似性最大时所对应的模拟干涉臂长差即为精确结果, 并通过仿真与实验验证了该方法的可行性.实验表明该系统中干涉臂长差的解调范围为2~17 mm, 该范围内解调结果最小分辨率为1 μm, 可以达到测试量程万分之一的分辨率, 且抗干扰能力强、精度高, 可实现信噪比大于6.87 dB时信号的解调.根据解调原理, 在不强调实时性的应用中, 可以通过提高细分的精细度, 进一步提高系统分辨率.

为了能够在复杂的环境下实现甲烷气体浓度的高精度和高稳定性检测, 在基于光谱吸收原理的光纤甲烷检测系统的基础上, 提出了利用锯齿波调制的半波扫描技术, 较大程度改进了系统的性能指标。采用锯齿波调制光源的方式, 同时对光信号进行波长调制和强度调制, 实现对甲烷气体的洛伦兹吸收线型扫描。锯齿波调制的方式能够解决信号链路噪声、环境噪声等随机信号对光强造成的干扰, 消除光源波长漂移对检测带来的影响, 且实现了积分处理, 进一步提高检测精度; 但由于甲烷吸收光谱的对称性, 采用通用的全波扫描方式, 气体吸收光强后进行微分处理会出现正弦型曲线, 无法准确确定吸收的光强所对应的数字量; 而采用半波扫描方式, 气体吸收光强后进行微分处理只出现凹型曲线, 可以准确确定吸收的光强所对应的数字量。实验结果表明: 采用锯齿波调制的半波扫描方式, 可以准确测得甲烷气体浓度; 测量范围为0%~10%, 精度由100 ppm提升到10 ppm(1 ppm=10-6), 稳定性由0.3%提升到0.01%。该系统经过改进后在复杂环境下受温度影响小, 精度高, 稳定性好, 抗干扰能力强。

在Ad Hoc(无线自组织)网络中进行视频传输时, 视频流的丢包率是影响视频传输质量的关键参数。传统的AODV(按需距离矢量)路由协议仅依据RREP(路由应答)消息中的跳数等信息来进行路由更新, 容易导致网络负载不均衡, 增大了视频帧的丢包率, 造成视频画面不清晰。文章提出的V-AODV(用于视频传输的按需距离矢量)协议依据V-RREP(用于视频传输的路由应答)包中负载状态信息和跳数信息来进行路由选择, 避开了负载较重的节点, 使得整个视频网络负载均衡。通过NS2(网络模拟器)分别对V-AODV和AODV协议下的视频流传输进行了仿真对比, 结果表明, V-AODV协议降低了视频帧的丢失率, 有效地解决了视频传输中的负载均衡问题。

针对多光谱图像数据维数高导致图像色彩再现过程中数据处理复杂度高的问题，提出一种多光谱图像非线性降维方法。首先根据人眼视觉系统特征，用CIE标准观察者色匹配函数对源光谱进行加权，对加权光谱采用主成分分析(PCA)方法降维来提高降维的色度精度及光照变换时的色差稳定性；然后针对因色匹配函数加权降维引起的光谱损失，采用PCA方法对损失的光谱进行降维，补偿因色度精度提升引起的光谱损失，有效提高降维的光谱精度。最后根据应用精度要求用前两步获得的主成分组合形成降维后数据。实验结果显示，提出方法的平均光谱精度为0.013 9，平均色度精度为0.705 8，色差稳定性为1.950 6，比现有的线性变换PCA法和LabPQR法分别提高了14%,15%;47%,68%和82%，表明新方法在光照变换色差稳定性、光谱精度及色度精度三方面均优于现有其他算法。