半球谐振陀螺具有结构简单、抗辐射与冲击、寿命长、可靠性高等优点，其中驱动电路是获取高精度陀螺信号的关键。对影响半球谐振陀螺性能指标的单元电路展开了研究及优化设计，基于微弱信号处理、滤波等技术研究了提高检测电压稳定的方法。采用 Tina-TI软件对设计电路的性能进行了仿真，实现了增益 40dB、噪声 4.81μV/Hz的整体电路设计。搭建陀螺样机测试了电路，根据实验结果给出了 HRG不同叠加激励信号的作用下其输出信号的演变趋势。结果表明：随着直流、交流电压的增加，均会增大半球谐振陀螺输出信号的幅值；当激励信号电压不变时，交流信号的频率改变也会影响半球谐振陀螺输出信号的幅值。因此，研究半球谐振陀螺的激励信号对输出信号的影响，为设计半球谐振陀螺的驱动电路提供了参考。
半球谐振陀螺 读出电路 仿真 信号检测 激励信号 hemispherical resonant gyro readout circuit simulation signal detection drive signal
1 西安邮电大学 电子工程学院, 西安 710121
2 中国船舶集团公司第705研究所 水下信息与控制重点实验室, 西安 710119
为了提升无线光通信系统接收灵敏度, 采用一种基于改进基分类器系数的AdaBoost弱光信号检测算法, 解决多像素光子计数器(MPPC)在弱光条件下的信号检测问题。该算法采用k最近邻(KNN)为基分类器组建强分类器, 针对传统AdaBoost算法基分类器系数仅与错误率有关而产生冗余的基分类器消耗系统资源的问题, 提出一种基于错误和正确分类样本权重的基分类器系数优化AdaBoost算法(W-AdaBoost), 将信号解调问题转换为分类问题; 并采用波长450 nm半导体激光器、MPPC光电转换器件搭建了无线光通信系统。结果表明, 系统在通信速率为2 Mbit/s、误比特率为3.8×10-3时, 改进的W-AdaBoost-KNN算法较传统AdaBoost-KNN和单一KNN算法,灵敏度分别提升了1.6 dB和4.8 dB左右。此研究结果说明W-AdaBoost-KNN算法可提高弱光条件下的信号检测效率, 提升无线光通信系统接收灵敏度。
光通信 AdaBoost算法 多像素光子计数器 集成学习 信号检测 optical communication AdaBoost algorithm multi pixel photon counter ensemble learning signal detection
1 中国民用航空飞行学院飞行技术学院, 四川 广汉 618000
2 西南科技大学信息工程学院, 四川 绵阳 621000
主要对谐振式光纤陀螺单侧信号检测方法开展了研究, 探讨了热致偏振噪声对于谐振曲线产生的影响, 并设计了一种信号检测方法。针对该检测方法与传统检测方法的应用效果进行对比分析, 研究结果显示, 新方法会抑制偏振噪声对于陀螺精度的影响。根据仿真结果可知, 在温度改变0.003 ℃的情况下, 得到的归一化幅值误差显著减小, 由原先的0.2308变为0.0298, 继而验证了设计单侧检测方法的有效性, 该方法有效抑制了偏振波动噪声对于检测精度的不利影响, 提高了检测结果的准确性。
谐振式光纤陀螺 信号检测 光纤环形谐振腔 偏振波动噪声 resonant fiber-optic gyroscope signal detection fiber ring resonator polarization fluctuation noise
强激光与粒子束
2023, 35(6): 069001
红外与激光工程
2023, 52(2): 20220821
北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100192
为了解决非接触测温系统中常见的成本高昂、系统复杂、实用性差、响应速度慢等问题, 采用多光谱测温和快速响应光电探测技术, 设计了一套低成本高速多光谱辐射测温系统。利用高速微弱光信号采集模块、高速模数转换芯片、高性能可编程门阵列和同步动态随机存取内存保证了微弱光信号的高速转换、同步采集、大容量缓存, 具备纳秒级变化温度场的测量能力。结果表明, 测温误差小于±1%,时间分辨率可达到50ns。这一结果对于快速变化温度场的测量是有帮助的。
测量与计量 多光谱测温 微弱信号探测 可编程门阵列 高速模/数采集 measurement and metrology multispectral temperature measurement weak signal detection field- programmable gate array high-speed analog/digital acquisition
为实现激光导引头高精度光电参数测量, 提出了一种基于雪崩光电二极管(APD)雪崩放大效应的微弱信号放大技术以及基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的全波形采集技术, 研制了一套飞焦量级激光模拟回波光电参数定量化测量装置。测量装置针对微弱脉冲激光回波进行光电转换及多级放大处理, 之后通过高速A/D实现模数转换, 并由FPGA进行全波形信号的存储、处理, 再传递到上位机上, 最后使用标准能量计搭建计量校准光路进行测量装置的能量校准。测量装置实现了脉冲宽度10～100 ns、能量范围40 fJ～1.1 pJ的 1 064 nm波段的脉冲激光能量的测量, 测量重复性不高于2%, 基本满足测试需求。
激光回波 飞焦 微弱信号检测 脉冲激光 校准 laser echo femto Joule weak signal detection pulse laser calibration
近年来，水下无线光通信(UWOC)技术因其高速数据传输能力而成为了研究热点，但水波的吸收和散射等因素使得UWOC信道变得十分复杂。对复杂的信道做出准确的信道估计(CE)和信号检测(SD)是目前高速UWOC面临的主要问题之一。针对这一问题，提出了一种在光正交频分复用系统中利用深度学习以端对端的方式对UWOC信道进行估计并直接检测的方案。首先根据在不同水域类型的UWOC信道下模拟生成的数据离线训练深度神经网络(DNN)，然后使用DNN直接对信号进行补偿，该方案可以隐式地估计出信道状态信息并直接恢复传输数据。仿真结果表明，提出的信道估计和信号检测方案在复杂的UWOC信道环境中具有优越的性能，特别是在导频数量较少以及去除循环前缀时，深度学习方案比传统方案鲁棒性更好。
光通信 水下无线光通信 信道估计 信号检测 深度学习 光正交频分复用 中国激光
2022, 49(17): 1706004
兰州交通大学电子与信息工程学院，甘肃 兰州 730070
针对多输入多输出（MIMO）系统非线性检测中排序串行干扰消除（OSIC）算法信号检测性能弱的问题，提出了一种可动态调整的OSIC（D-OSIC）检测算法。为解决早期的误差传播问题，通过最大似然（ML）算法选择最佳符号，提高ML-D-OSIC算法的检测性能。根据遍历容量动态调节消除层的数目，并结合混合迭代算法降低算法的复杂度。仿真结果表明，ML-D-OSIC算法的信号检测性能明显优于OSIC算法，检测性能可通过调整预定义阈值、偏移量和权重而提升，且复杂度远低于ML算法。
信号处理 多输入多输出 信号检测 最大似然算法 串行干扰消除 激光与光电子学进展
2022, 59(11): 1107004
重庆市信息通信咨询设计院有限公司,重庆 400041
针对大规模多输入多输出(MIMO)系统中线性最小均方误差(MMSE)信号检测算法复杂的高维矩阵求逆难以用于实际工程的问题,文章基于矩阵分块思想并结合Neumann级数展开算法,提出了一种低复杂度的混合迭代算法。利用MMSE算法中加权矩阵逆矩阵的Neumann级数二阶展开作为其分块矩阵求逆的迭代初始值,可以有效提高算法收敛速度。仿真结果表明,该方法能以较少迭代次数逼近传统MMSE算法较优检测性能,并降低计算复杂度。
信号检测 大规模多输入多输出 混合迭代 矩阵分块 Neumann级数展开 signal detection massive MIMO hybrid iteration matrix block Neumann series expansion
