1 烽火通信科技股份有限公司，武汉 430205
2 武汉飞思灵微电子技术有限公司，武汉 430205
【目的】常用的max-log-map与log-map算法相比降低了软信息计算复杂度，但对高阶正交幅度调制（QAM）资源消耗仍较大，如8QAM、16QAM概率整形（PS）和64QAM PS。
【方法】8QAM采用星座区域划分的方式，文章中，软信息采用接收符号到最近比特0与比特1中垂线的距离信息表示，利用角度旋转和区域对称性简化计算距离信息；非麦克斯韦玻尔兹曼（MB）分布的16QAM PS和64QAM PS，比特1所在区域两侧边缘之间的中心界线与区域两侧比特0之间的中心界线不再重合，对区域进行合并近似，处理两界线间区域归属，展开max-log-map算法因式简化距离差计算软信息；基于MB分布的16QAM PS和64QAM PS的软信息可由非MB分布的软信息表达式化简得到。
【结果】经上述简化后，与max-log-map算法相比，8QAM软信息计算乘法次数48次和加减法次数75次分别缩减为12和16次，解调性能仅退化约0.05 dB；MB分布的16QAM PS乘法次数192次和加减法次数260次分别缩减为2和4次，解调性能仅退化约0.05 dB；更高阶的64QAM PS资源消耗缩减程度更大，乘法次数1 152次和加减法次数1 542次分别缩减为3和6次。
【结论】文章提出了适用于8QAM、MB分布的16QAM PS、MB分布的64QAM PS、非MB分布的16QAM PS和非MB分布的64QAM PS 软信息计算方法。当概率满足MB分布时，非MB分布的软信息计算方法可转化为MB分布计算方法；当PS因子为0时，基于MB分布的表达式可转化为均匀分布软信息计算式，非MB分布、MB分布和均匀分布的软信息计算可使用同一电路统一设计，提高电路复用率，降低硬件资源消耗。
光通信 数字信号处理 正交幅度调制 对数似然比 概率整形 optical communication digital signal processing QAM log likelihood ratio PS 光通信研究
2024, 50(1): 23010301
1 河海大学地球科学与工程学院，江苏 南京 211000
2 江苏省测绘工程院，江苏 南京 211000
针对传统语义分割网络变化检测结果易受阴影及其他地物干扰、建筑物边界分割较为粗糙的问题，提出一种轻量级双侧输入的变化检测网络D-WNet。新网络从W-Net出发，采用深度可分离卷积块和空洞空间金字塔池化模块代替原本繁琐的卷积和下采样过程，利用右侧线特征编码器加强高低维特征的融合，同时在解码器上采样部分引入通道和时空注意力机制获取网络在不同维度下的有效特征，得到的D-WNet在性能方面有明显提升。在公开的WHU和LEVIR-CD建筑物变化检测数据集上进行实验，并与W-Net、U-Net、ResNet、SENet和DeepLabv3+语义分割网络进行对比。实验结果表明，D-WNet在交并比、F1值、召回率、准确率和运行时间等5项指标中综合表现优异，对阴影干扰及建筑物边缘区域具有更精确的变化检测结果。
航空遥感 建筑物变化检测 D-WNet 双侧输入 轻量级网络 激光与光电子学进展
2024, 61(8): 0828003
广西师范大学 电子工程学院, 广西 桂林 541004
针对基于喇曼散射的分布式光纤测温系统(DTS)中存在温度信号后向散射光微弱、易淹没在系统噪声下以及系统整体成本高、体积大的问题, 提出一种使用STM32F407模块的嵌入式的DTS。分别在系统中采用累加平均算法、小波阈值降噪算法以及多项式插值算法来降低噪声的影响、提升系统的信噪比和消除光的色散效应。实验结果表明: 系统的整体温度解调波动范围从3.3~5.9 ℃降到0.3~0.8 ℃；在长约5 km的多模光纤中, 温度分别为29 ℃、45 ℃、60 ℃和80 ℃的环境下, 系统的解调温度波动范围在±1 ℃以内, 并且系统的数据处理时间在60 ms左右。
分布式光纤测温系统 嵌入式 小波阈值降噪 累加平均 多项式插值 distributed temperature sensing, embedded, wavelet
1 海军工程大学 电子工程学院, 武汉 430000
2 32382部队, 武汉 430000
在相机位姿估计任务中, 参考点位置的测量容易受测量仪器或者所处环境影响, 出现一定程度的测量误差, 其中误差较大的点对最终求解精度的影响很大, 被称为野值点。文章针对现有算法抗野值点能力较弱的问题, 提出一种基于测量误差不确定性加权的快速相机位姿估计算法。该算法以经典的正交迭代算法为基础, 引入M估计方法, 对目标函数根据参考点的测量误差赋予相应大小的权值, 最大程度地将野值点的影响排除, 并引入Kronecker积对计算过程进行优化, 减少了迭代过程中的冗余计算, 提高运算速度。仿真实验结果表明, 改进后的算法提升了原算法的抗野值点能力, 且计算速度更快。
相机位姿估计 正交迭代算法 M估计方法 camera pose estimation orthogonal iterative algorithm M estimation method
1 电子科技大学航空航天学院, 四川 成都 611731
2 中国空气动力研究与发展中心, 四川 绵阳 621000
基于紫外诱导荧光的油膜厚度测量方法已被广泛应用于风洞油流实验,但在动态风洞实验中,承载荧光油膜的模型的位姿变化将会影响油膜厚度测量的精度。在紫外激发光源一次照明与油膜直接成像场景中,对模型位姿变化带来的成像荧光强度误差进行了理论及实验分析。研究了当被测模型发生平移和倾斜时,模型表面的辐照特性、接收荧光强度及成像接收荧光强度的变化,并利用成像荧光强度误差来表征油膜厚度测量精度。分析结果表明,当模型平移时,油膜厚度测量误差与平移距离有关,平移距离越大,误差越大。当模型小角度(-4°~4°)倾斜时,油膜厚度测量的相对误差小于1%。
测量 紫外诱导荧光 荧光强度 油膜测厚 模型位姿变化 误差分析 光学学报
2021, 41(23): 2312004
1 长光卫星技术有限公司, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
为了满足卫星平台热控指标及空间相机桁架的精密控温需求, 同时尽量降低卫星主动热控功耗, 合理规划了卫星热传递网络, 并进行了相机高精度控温设计。根据卫星结构布局、单机功耗分布和低倾角空间外热流特点进行了任务分析, 确定了热设计的重点和难点。然后进行了卫星热控系统的详细设计, 通过标定测温电路, 采用多层表面均温措施和开设各组件间的热交换通道, 合理利用整星资源进行了一体化热控设计, 并进行了热仿真分析。最后开展了卫星热平衡试验, 对热设计方案进行验证。卫星在轨飞行数据表明, 卫星各单机温度处于-.5~28.8 ℃, 相机桁架的温度波动和均一性小于±0.15 ℃, 在轨平均功耗为9.3 W, 满足平台的控温指标与相机的成像需求。热控分系统质量为1.5 kg, 仅占比整星质量的3%, 为低成本商业遥感卫星的热设计奠定了良好的基础。
商业遥感卫星 低倾角轨道 热设计 热试验 在轨飞行 commercial remote-sensing satellite low inclination orbit thermal design thermal test flying in orbit 光学 精密工程
2020, 28(11): 2497
1 电子科技大学航空航天学院, 四川 成都 611731
2 飞行器集群智能感知与协同控制四川省重点实验室, 四川 成都 611731
大气相干激光通信技术在工程上已经发展到进入实用化部署阶段, 但是其理论发展仍不完善, 对大气相干激光通信系统理论以及其中必须涉及的自适应光学技术和大气闪烁问题的研究进展进行了回顾和分析。针对大气湍流对光束振幅扰动以及自适应光学相位校正的随机过程进行精确分析是当前大气相干激光通信理论体系化的主要挑战, 且研究方法必须全面采用概率分析的方法。目前, 自适应光学相位校正的概率分析的基本框架已经形成, 面向大气相干激光通信的闪烁概念必须扩展包含大气散斑和总功率起伏两种内涵, 这是未来研究的重点和难点。
光通信 自由空间激光通信 大气湍流 相干光通信 自适应光学 闪烁 大气散斑 概率 optics communication free space laser communication atmospheric turbulence coherent optical communication adaptive optics scintillation atmospheric speckle probability
1 西京学院 理学院, 陕西 西安 710123
2 西京学院 信息工程学院, 陕西 西安 710123
针对大中型光立方体系统硬件设计的繁杂性和显示控制效果因缺少模型难以验证的问题, 基于平行投影原理和Proteus软件的建模技术, 提出并设计了光立方体虚拟仿真模型及其通用驱动组件模型。以3D8光立方体为例进行建模, 并对驱动时序和字符图案显示进行了系统仿真验证。同时, 根据该建模方法设计了3D16、3D32和3D64光立方体及驱动组件, 仿真验证了汉字、点云模型的显示效果。结果证明: 该建模方法能较好地反映光立方体系统的软硬件工作原理, 为光立方系统设计验证提供了准三维虚拟可视化方法, 为大中型光立方体的多样化显示、扩展以及三维立体显示器的研究和工程应用设计等提供了模型参考。
光立方体 可视化模型 三维显示 Proteus软件 LED cube visualization model 3D display Proteus software
中国科学院上海硅酸盐研究所结构陶瓷与复合材料工程中心, 上海 200050
随着空间技术的快速发展, 对大尺寸空间反射镜部件的需求愈发强烈。本文从材料和制备技术角度分析了大尺寸碳化硅反射镜的发展趋势, 并以 Φ1.0 m口径常压烧结碳化硅拼接式技术验证镜研制过程为例, 对拼接式反射镜的分块镜设计制备、连接、光学加工等过程进行了探讨。此外, 结合实际的工程化应用需求, 对 1.0 m口径碳化硅拼接式技术验证镜进行了包括热真空、振动和抗辐照等在内的环境模拟试验。试验结果表明: 通过合理的制备技术, Φ1.0 m口径的碳化硅拼接式技术验证镜光学加工后面形 RMS达到了 0.038λ (λ=632.8 nm), 经历热真空和振动的环境模拟考核后, 其面形 RMS分别为 0.037λ和 0.036λ; 此外, 拼接式反射镜经过 60Co γ射线辐照测试后, 反射率指标基本保持不变, 显示了良好的工程应用前景。
大尺寸碳化硅反射镜 拼接 面形 环境模拟试验 large-size silicon carbide space mirror joining surface figure environmental simulation tests
