未来战争形态必将是多军种联合作战背景下高效、协同、信息贯穿末端的高技术局部战争，态势感知、筹划决策、指挥控制等能力不再局限于指挥所内部，而是不断向战术前沿环境延伸。首先给出了机动边缘的内涵和特点，之后综述了美军机动边缘信息服务的发展现状，归纳总结了美军机动边缘信息服务能力，最后从深入研究边缘信息服务**应用需求和典型应用场景、加强边缘信息服务能力总体规划等方面给出了我军边缘信息服务建设的发展建议。

针对空-水量子密钥分发(Quantum Key Distribution,QKD), 综合考虑海风影响、泡沫覆盖的不规则海面、空-水信道复杂多变性和量子偏振态多重散射过程, 建立了非均匀空-水信道复合模型。据此完善了空-水QKD系统量子误码率理论模型, 并采用偏振矢量蒙特卡罗算法模拟, 详细分析了不同海洋环境下非均匀空-水信道光量子传输性能, 及空-水QKD整体传输性能。结果表明: 清澈海水条件下的非均匀空-水信道可实现水下百米量级的密钥分发, 但风速和传输距离的增大都会导致光子退偏比增大, 保真度减小, 偏振误码率增加; 同时风速和泡沫层厚度的增大也会造成空-水QKD系统量子误码率上升, 密钥生成率和传输距离下降, 且随信号波长的增加这两者也会增加, 在波长为532 nm, 信道由最佳(无风无泡沫)变至最差(暴风且泡沫层为6 cm)时, 水下传输距离由1208 m缩减至85 m, 基本能保障水下航行器百米级的安全潜深, 而采用拖拽浮标等措施又可进一步增加空-水QKD的安全距离。由此验证了泡沫覆盖不规则海面下非均匀空-水信道诱骗态QKD的可行性, 对未来空-水一体量子通信链路的实现具有参考价值。

基于光子量子特性,综合考虑泡沫粒径分布、散射系数、泡沫层厚度及入射角、风速的影响,建立了一种泡沫-不规则海面的复合模型。给出了空-水量子密钥分发(QKD)系统的误码率公式,结合蒙特卡罗算法模拟研究了各参量对光子偏振量子态、QKD误码率及传输距离的影响,分析了泡沫-不规则海面下4强度BB84空-水QKD系统的性能。研究结果表明,偏振误码率随泡沫层厚度、散射系数、光源入射角的增大而增大;风速增大导致空-水QKD系统的量子误码率增大,安全传输距离减小;随着泡沫层厚度的增大,空-水QKD系统的密钥生成率和安全传输距离减小。当泡沫层厚度增至6 cm并考虑最大偏振误码率时,最大安全距离由144 m降至101.3 m,但仍满足水下航行器100 m的安全潜深要求。

无人艇作为一种小型水面智能任务平台，具有机动性好、隐蔽性强、自动化程度高等优点，已成为国内外的研究热点。无人艇操纵模型作为实现其自主航行、智能避障等控制的基础，其辨识精度的优劣直接影响最终控制效果的好坏。为克服无人艇操纵模型辨识过程中的“参数相消”效应，提高辨识精度，提出了一种基于分步实艇数据处理的模型参数辨识算法，详细给出了辨识算法的步骤和流程，通过实际的湖上操纵性试验，依次得到模型参数。最后，分别利用所辨识出的无人艇操纵模型和实艇进行操舵仿真试验及湖上试验，通过实艇试验数据和仿真结果对比，验证了所辨识模型的正确性。

利用仿真软件分析了侧面泵浦(N+1)×1耦合器不同泵浦臂数量对侧面泵浦耦合器效能的影响, 并在实验中验证了分析结果, 得到侧面泵浦耦合器中耦合效率随着泵浦臂数量增多呈下降趋势这一结论。根据这一结论制作了侧面泵浦(2+1)×1耦合器, 输出泵浦功率681 W, 输出功率为同泵浦源(1+1)×1耦合器的两倍, 有效地减少了因泵浦臂数量影响造成的耦合器总功率缺失。

基于GMM(超磁致伸缩材料)的FBG(光纤布拉格光栅)电流传感器具有光学电流传感器的优点。利用自行配制的环氧树脂胶将FBG与GMM封装为一体作为传感器探头, 通过增加偏置磁场改变传感器的静态工作点, 采用高频性能良好的铁氧体材料作为导磁回路, 约束交变电流产生的磁场并引导进入传感器探头, 进而将电流的变化转变成为FBG的波长变化, 通过FBG解调系统实现电流测量。通过实验对该传感器的静态和动态响应进行测试, 取得了良好的实验结果。

实验研究了由三根信号光纤锥形束和一根多模光纤组成的3×1信号耦合器.通过仿真,发现锥形长度越长传输效率和输出光束质量越好,同时也验证了对于低阶模场的吸收要高于高阶模场.实验中,制作了锥区长度为10 mm的3×1信号耦合器,在单纤注入信号功率分别为258 W和365 W的情况下获得转换效率为96.6%的信号输出,总输出功率602W,光束质量为Mx2 = 10.5, My2 = 9.7.

分析了泵浦光纤不同锥区长度对(1+1)×1耦合器效率的影响,相同锥区长度不同泵浦臂数量对(1+1)×1耦合器与(2+1)×1耦合器效率的影响,结果表明泵浦光纤锥型区域越长,通过泵浦光纤进入信号光纤的泵浦光越多,泵浦耦合器的耦合效率越高和相同锥区长度下,泵浦臂数量越多,泵浦耦合器耦合效率越低.根据分析结果制作了(1+1)×1耦合器与(2+1)×1耦合器,通过两个(N+1)×1耦合器级联方式形成级联泵浦耦合器.测试了由两个(1+1)×1耦合器组成的级联泵浦耦合器,在总注入泵浦功率602 W的情况下输出泵浦功率564 W,级联泵浦耦合效率高达93.6%.由两个(2+1)×1耦合器组成的级联泵浦耦合器,在总注入泵浦功率1 210 W的情况下输出泵浦功率1 120 W,级联泵浦耦合效率高达92.5%,实现了千瓦级泵浦功率输出,且两种级联泵浦耦合器信号光损耗均小于0.4%.利用此方法将耦合器形成级联结构可有效提高光纤激光器系统泵浦输出能力,实现千瓦级高功率输出.

针对多组分气体测量精度低、 交叉影响等问题, 建立了一种高精度多气体网络式在线检测系统。 系统中采用窄线宽激光器作为光源, 设计了新型长光程气室, 通过单一高频三角信号调制激光光谱, 利用谐波检测技术和光学时分、 空分复用技术相结合, 实现了三种气体(CO, CH4, C2H2)的同时多点高精度在线测量。 实验结果表明, 多气体浓度测量最大相对误差小于4%, 每种气体响应时间均小于15 s。 该系统多气体检测精度高、 响应时间快, 非常适合用于变压器绝缘油中多组分气体实时在线检测。

基于非成像光学理论，根据固体照明光源LED特性，开展了车用照明准直光学镜头的优化研究。以非成像光学的理论为基础，从现有准直透镜结构出发，建立了简化的LED准直照明结构模型，并利用光学仿真设计软件Zemax对简化的模型进行了优化设计；利用三维建模软件SolidWorks建立准直结构模型，导入光学仿真软件TracePro中进行仿真分析并进一步优化，优化后的准直透镜光能利用率提高了6%；根据优化结果开模制作准直结构样品；最后，建立测试系统，开展优化前后透镜的光学性能对比测试。研究结果表明，5 m处中心最大光强提高了约128%，在相同照度(50 lx)处照射面积提高了约25%。