1 国防科技大学脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
2 电子制约技术安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230037
涡旋光束经过大气湍流时,其波前会发生畸变,因此需要对畸变的波前进行校正。无波前传感器的波前畸变校正系统基于随机并行梯度下降算法,可以实现对波前畸变的校正,但算法的收敛速度及稳定性受随机扰动电压的影响。结合深度学习理论中改进的梯度下降算法,对随机并行梯度下降算法中随机扰动电压的迭代方式进行调整,并分析不同湍流强度下改进型算法的校正效果。仿真结果表明:在弱湍流条件下,需优先选择基于RMSprop的改进型算法;而在中等湍流和强湍流条件下则需要结合实际需求从算法的稳定性、性能评价函数大小以及收敛速度等方面考虑,选择合适的校正算法。
大气光学 涡旋光 大气湍流 波前畸变校正 随机并行梯度下降算法 深度学习
1 国防科技大学脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
2 电子制约技术安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230037
提出了一种基于深度卷积神经网络估算大气湍流折射率结构常数 Cn2的方法。将湍流影响下的高斯光束光斑图像作为神经网络的输入,利用深度卷积神经网络提取图像的特征信息,得到 Cn2大小,并采用平均绝对误差、平均相对误差、均方根方差和相关系数四个统计量来衡量模型的估算效果。结果表明,该模型能够根据湍流影响下的高斯光束光斑图像对 Cn2进行估算,当迭代500次时,相关系数为99.84%,各项误差均在2%左右。该模型在大气湍流特性分析及大气湍流强度估算等领域有一定应用价值。
大气光学 大气湍流 折射率结构常数 深度卷积神经网络 湍流强度估算
国防科技大学电子对抗学院脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
分析了多脉冲位置调制星间激光通信系统的性能,在散粒噪声极限下,给出了平均误符号率(ASER)的解析表达式;在热噪声极限下,给出了ASER的紧密上边界的解析表达式,并验证了理论计算的正确性。数值仿真结果表明,随着抖动方差的增大,系统性能迅速下降;当发射功率的取值范围不同时,不同束腰半径下系统性能存在差异;当单个符号中的脉冲数不变时,增大符号中的时隙数可提高系统性能,但带宽利用率也会降低。故在系统参数的选取中,需要综合考虑以上因素。
光通信 自由空间光通信 瞄准误差 多脉冲位置调制 误符号率 散粒噪声极限接收机 热噪声极限接收机 激光与光电子学进展
2019, 56(3): 030601
国防科技大学 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
设计了综合斜程传输和光束扩展影响下的相位屏组来模拟光束经大气层斜程传输后产生的波前畸变, 先利用功率谱反演法和次谐波补偿法生成垂直传输路径的相位屏, 再结合斜程大气传输理论对相位屏进行斜程修正, 得到适用于模拟斜程大气湍流影响的相位屏。通过数值分析对比了斜程相位屏与垂直路径相位屏相位结构函数的差别。结合光束扩展情况计算每个高度区间对应的波前畸变空间分布, 建立了相位屏组模型, 最后得到接收光波面各位置的相位分布。
大气湍流 波前畸变 相位屏组 斜程传输 光束扩展 atmospheric turbulence wavefront aberration phase screen group oblique propagation beam propagation 红外与激光工程
2019, 48(4): 0404003
国防科技大学电子对抗学院脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
针对星间激光通信系统易受瞄准误差影响的问题,在瞄准误差服从贝克曼分布的条件下,利用三阶中心矩法将其等效为修正后的Rayleigh分布,分别在中断概率一定和发射功率一定的假设下,建立了发射功率优化模型和中断概率优化模型,并计算出了两种假设条件下高斯光束经天线发射时的最优均方根宽度。通过数值仿真,给出了考虑瞄准误差时的系统中断概率、最小发射功率与最优均方根宽度之间的关系。根据该数值分析结果,在明确瞄准误差分布规律的基础上,选择最优的高斯光束均方根宽度,以实现最优星间激光通信链路性能。
光通信 自由空间光通信 瞄准误差 中断概率 贝克曼分布 均方根宽度
国防科技大学电子对抗学院脉冲功率激光技术国家重点实验室,安徽 合肥 230037
针对星间激光通信受瞄准误差影响较为严重的问题,提出了一种基于Marcum Q函数表示法的动态束腰控制方案。在不需要采取任何近似的情况下,利用Marcum Q函数给出了计算瞬时信道状态的闭合解析式,并建立了优化模型,通过模型求解,得到在已知瞬时瞄准误差角时的最优光束束腰半径的简单代数表达式,并给出了相应的动态束腰控制方案,该方案可有效抑制瞄准误差的影响。数值计算结果表明,采用动态束腰控制方案的系统性能要明显优于采用固定束腰控制方案的系统性能,且所提方案在系统误码率和中断概率性能上较传统动态束腰控制方案有一定的提升。
光通信 自由空间光通信 瞄准误差 Marcum Q函数 误码率 中断概率
1 北京卫星导航中心, 北京 100094
2 电子工程学院, 合肥 230037
基于对数正态(L-N)湍流信道模型, 研究了LDPC编码大气光通信多输入多输出(FSO-MIMO)系统迭代检测算法。分析了内迭代与外迭代次数对系统性能及计算复杂度的影响, 并针对PDA检测算法复杂度高的问题, 提出了一种基于反馈阈值的M-PDA迭代检测算法。改进的算法利用译码输出的比特先验信息对发送比特进行分类, 从而降低检测复杂度, 并通过选取合适的阈值, 可以获得更好的检测性能。仿真结果表明, 实验时需要综合考虑计算复杂度和性能, 选取合适的内外迭代次数, 仿真条件下, 误码率为10-5、反馈阈值为0.7时, 可以获得0.15dB的性能增益。
大气光通信 多输入多输出 概率数据联合 迭代检测译码 optical communication multiple-input-multiple-output probabilistic data association iterative detection and decoding
国防科技大学脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
通过时域有限差分法,研究了单粒子散射对拉盖尔-高斯(LG)光束轨道角动量态传输的影响,分别研究了散射粒径、粒子位置、椭球粒子半径比、倾斜角度及LG光束初始轨道角动量模式对轨道角动量态衰减的影响。研究结果表明:散射粒子半径越大,轨道角动量态的衰减越严重;散射粒子与光束相对位置的变化,也会引起能量占比的规律变化;初始轨道角动量模式、椭球粒子半径比和倾斜角度对轨道角动量态的衰减均有不同程度的影响。
散射 粒子散射 轨道角动量 时域有限差分法 拉盖尔-高斯光束
解放军电子工程学院脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
研究了一种用于大气激光通信自适应调制编码技术中的模式选择阈值的选取算法。分析了大气弱湍流信道性能, 并对高斯信道中阈值选取算法进行修正, 提出了一种信噪比-湍流强度选择方法来确定阈值区域模式, 并给出了阈值选取方程。分析了湍流强度分别为0, 0.1, 0.2, 0.3时3种传输模式下自适应调制编码系统的误码率, 得到了最大误码率为10-4的条件下3种模式选择的信噪比与湍流强度阈值区域的对应关系。仿真结果表明, 所提方法可行且能够准确地进行模式选择。
光通信 大气激光通信 自适应调制编码技术 大气弱湍流信道 模式选择阈值 激光与光电子学进展
2017, 54(2): 020605
1 电子工程学院 脉冲功率激光国家重点实验室, 合肥 230037
2 电子制约技术安徽省重点实验室, 合肥 230037
3 通信信息控制和安全技术重点实验室, 浙江 嘉兴 314033
作为认知无线电的关键技术之一, 频谱感知通过实时感知电磁环境以检验授权用户频谱和可用频谱空穴。低轨卫星地球站是典型的单用户感知节点, 具有地理位置及频谱环境相对固定的特点, 但是, 随其天线仰角变化, 其接收信号信噪比并不固定。为了提高卫星地球站频谱利用效率, 需要感知地球站周边频谱环境, 根据多分辨率检测算法检测速度快、匹配滤波器检测算法检测概率高的特点, 设计了一种基于多分辨率检测和匹配滤波器检测结合的两步检测算法。通过理论分析和实验仿真表明, 与能量检测相比, 两步检测的检测时间缩短, 同时检测的准确性得到了提高。
认知无线电 卫星通信 两步检测 多分辨率频谱感知 cognitive radio satellite communication two-step detection multi-resolution spectrum sensing
