1 中国地质大学 机械与电子信息学院，武汉 430074
2 中国信息通信科技集团有限公司 光纤通信技术和网络全国重点实验室，武汉 430074
【目的】高速无源光接入网络中存在光纤色散、非线性损伤和带宽限制等问题，导致传统强度调制和直接检测技术的功率预算损失较高，难以满足高速无源光接入网络的要求。
【方法】为了更好地提升强度调制和直接检测光接入系统的速率和性能，文章在Volterra判决反馈均衡器（VDFE）的基础上，研究了基于递推最小二乘估计（RLS）算法的VDFE-RLS信道均衡方法。该均衡器采用RLS算法对其中的抽头系数进行更新。该均衡器包含了一、二、三阶Volterra级数，其中一阶Volterra级数对线性损伤进行补偿，二阶和三阶Volterra级数能够对非线性损伤进行补偿。文章将该均衡器应用于经过20 km传输后的单波长为200 Gbit/s的O波段强度调制和直接检测技术的下行光接入系统中。
【结果】实验结果表明，RLS算法相比传统的最小均方（LMS）算法在均衡器中表现出来的性能更好。此外，VDFE-RLS可以实现>29 dB的功率预算。VDFE-RLS相比于传统的基于Volterra的前馈均衡器（VFFE），当VDFE-RLS和VFFE-RLS均衡器长度相同时，可以实现2.2 dB功率预算的提升。当VDFE-RLS的均衡器长度为VFFE-RLS的一半时，前者相比后者仍可以提升0.5 dB的功率预算。
【结论】文章所述系统相比其他传统系统在能够缩短均衡器长度的同时，能提高系统的功率预算，还能最终恢复出准确度较高的信号。
Volterra判决反馈均衡器 递推最小二乘估计 Volterra级数 自适应滤波算法 VDFE RLS Volterra series adaptive filtering algorithms 光通信研究
2024, 50(1): 23013601
天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
作为影像位姿解算的传统方法,光束平差法已被广泛应用于倾斜航空影像定向任务;但其高度依赖良好初值的限制条件,导致在导航系统缺失或者导航精度有限的飞行任务中常发生收敛缓慢或收敛失败的问题。因此,为了在初值质量不佳或缺失的情况下进行有效迭代,提出了一种基于局部到全局优化策略的倾斜图像定向方法来提高优化迭代解算的鲁棒性。所提方法首先根据最大重叠原则来构建“局部地图”(由1个正视图像和4个斜视图像构成),然后通过优化这些局部地图来形成“全局地图”。在局部地图中,图像同名点用作约束优化的观测值,以此来获取每个局部地图的未知参数和对应的权值矩阵(信息矩阵)。在全局地图中,局部地图的变量估计值及相应的权值矩阵一起构成全局优化问题的观测量和权值。通过一组大型仿真数据集和一组小型国际上公测的真实数据集,对所提方法进行了测试。实验结果表明,与传统方法相比,所提方法在精度不丢失的前提条件下,收敛速度和收敛性更优。
机器视觉 倾斜摄影测量 图像定向 光束平差 最小二乘估计 全局优化 光学学报
2021, 41(14): 1415001
1 中国科学院光电技术研究所光束控制重点实验室，四川 成都 610209
2 电子科技大学信息与通信工程学院，四川 成都 610054
3 中国科学院大学，北京 100049
4 西南通信研究所基础平台事业部，四川 成都 610041
为了提高连续变量量子密钥分发的参考相位估计精度，提出了基于最小二乘的参考相位估计方案。利用相位慢漂移的二阶相关特性和最小二乘估计原理，在接收端对多个参考脉冲的相位测量结果进行二次多项式拟合估计，从而抑制相位噪声的影响。仿真结果表明，相比于块平均估计法，基于最小二乘的参考相位估计算法能够更好地适应相位漂移变化，降低参考相位估计的均方误差，从而提高系统的安全密钥率。
量子光学 量子通信 连续变量 量子密钥分发 参考相位 最小二乘估计 激光与光电子学进展
2021, 58(11): 1127001
1 空军预警学院 一系，湖北武汉 430019
2 中国人民解放军 93251部队，黑龙江 齐齐哈尔 161000
间歇采样转发干扰主要利用宽带信号的多普勒容限特性实现多假目标干扰，雷达亟需有效的干扰先验知识进行对抗。针对该问题，以间歇采样转发干扰原理为基础，推导出干扰信号经雷达匹配接收后的互模糊函数，在深入分析函数定量关系后，基于 Radon变换、最小二乘估计法对干扰采样周期和干扰占空比 2个关键参数进行了估计。仿真结果分析了干噪比 (JNR)和采样数据长度等因素对参数估计性能的影响，并验证了参数估计的有效性。
间歇采样转发干扰 互模糊函数 Radon变换 最小二乘估计 参数估计 intermittent sampling repeater jamming cross ambiguity function Radon transform least square estimation parameter estimation 太赫兹科学与电子信息学报
2019, 17(5): 782
1 卫星导航系统与装备技术国家重点实验室, 石家庄 050000
2 南京航空航天大学,a.电子信息工程学院
3 南京航空航天大学,b.中小型无人机先进技术工信部重点实验室, 南京 210016
在复杂环境下, 卫星导航信号容易受到干扰, 导致无人机卫星定位失效。提出了一种基于多点约束的微小型无人机自主定位技术, 通过机载光电测量平台对多个地面目标点进行观测, 根据地面目标点、像点和摄像机光心三点共线的几何关系建立无人机自主定位数学模型, 并结合最小二乘估计求解无人机自身空间位置。通过实验验证该方法的可行性与鲁棒性, 实验结果表明该方法能够在误差允许的范围内获取无人机位置信息, 可一定程度上丰富无人机自主定位理论。
微小型无人机 自主定位 最小二乘估计 坐标转换 micro-UAV autonomous positioning least square estimation coordinate transformation
1 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
2 中国科学院大学, 北京100190
星敏感器作为卫星姿态测量装置, 其在轨服役过程中, 主点和焦距的标定精度是影响其姿态输出精度的主要因素。针对标定过程中含有随机测量噪声偏大的星像点, 导致星敏感器主点和焦距的标定结果产生较大偏差的问题, 提出了一种星敏感器主点和焦距的加权在轨标定方法。该方法首先建立了星敏感器在轨标定模型, 然后引入合理的标定权值, 加入到最小二乘估计主点和焦距的过程中, 寻找并剔除随机测量噪声偏大的星点, 最后将加权估计出的结果作为测量, 采用扩展卡尔曼滤波对星图进行处理。仿真结果表明, 在星点位置存在较大误差的情况下, 该方法能剔除随机测量噪声偏大的坏点。星内角距统计偏差约为传统方法的1/10, 与真值相比标定参数精度分别为0.219 9像素、0.148 7像素、3.38 μm。
星敏感器 在轨标定 加权 最小二乘估计 卡尔曼滤波 star sensor on-orbit calibration weighted method least squares estimation Kalman filter
1 宇航动力学国家重点实验室, 陕西 西安 710043
2 西安卫星测控中心, 陕西 西安 710043
为了研究地球反照的可见光对太阳电池阵电流在卫星陨落期间的影响程度, 进行阵电流的地球反照系数估计。以运行在300 km高度、降交点地方时约10: 30AM的某太阳同步轨道近地卫星陨落为例, 在讨论卫星轨道半长轴、倾角、光照角、降交点地方时等参数漂移的基础上, 重点分析卫星太阳电池阵电流和温度的变化, 并对电流进行正弦曲线拟合, 进而建立地球反照系数的估计模型, 最后用卫星陨落期间的遥测数据进行检验。结果表明, 卫星自300 km轨道高度向100 km轨道高度陨落期间, 地球反照系数先由0.21逐渐变大, 最大值接近0.40, 后又逐渐变小至0.20附近; 对估计值的二次曲线拟合结果表明, 在轨道高度210~270 km这一区间, 地球反照对于太阳电池阵的作用最强, 对应的地球反照系数极大值约为0.28, 作用最强的中心区域可能在250 km轨道高度附近。估计结果可应用于在轨航天器长期管理的遥测诊断、能源估计与预测、器件健康状态评估以及可见光载荷应用等方面。
近地卫星 地球反照 最小二乘估计 太阳电池阵电流 卫星遥测 low earth orbit satellite earth albedo least square estimation solar array current satellite telemetry
为了改善景像匹配导航系统的可靠性及匹配精度, 提出了一种基于位置差分滤波与最小二乘估计的动态景像匹配定位融合算法。分析了动态景像匹配导航定位融合的基本问题;针对匹配位置序列的误差特性, 设计了位置差分滤波方法, 用于剔除匹配位置序列中的误匹配点;采用最小二乘估计对匹配位置序列进行最优参数估计, 进而对误匹配点进行估计并实现了匹配位置预测;给出了定位融合算法的基本原理及实现框图。仿真实验结果验证了该算法在消除误匹配点及减小随机匹配误差干扰方面的有效性、实用性。
景像匹配 融合算法 位置差分滤波 最小二乘估计 scene matching fusion algorithm position difference filter least squares estimate
1 四川九洲电器集团有限责任公司，四川 绵阳 621000
2 中国电子进出口总公司，北京 100036
为了充分利用雷达和红外探测器的测量数据的各自优势，提出了 一种雷达/红外数据融合方法。以最小二乘理论为基础，利用雷达测量值及其测量时间前 后红外探测器高频测量的冗余信息，并通过引入时间维度和测量维度两个权重因子，获取了对目 标的最优估计。仿真试验结果表明，与等权融合方法相比，本文获取的融合数据信息能够更好地 反映出目标的运动状态，并能为后续目标跟踪提供更为准确的观察值。
数据融合 最小二乘估计 多传感器 插值与拟合 权重因子 data fusion least square estimation multi-sensor interpolation and fitting weighting factor
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100039
3 徐州徐工随车起重机有限公司, 江苏 徐州 221000
为了减小和消除平台框架的加工、装配误差,传感器误差等对双摆框架导引头指向精度的影响,提出了应用模型线性化方法和分步最小二乘估计的指向误差标定方法.根据双摆框导引头的运动学特性,同时考虑影响指向精度的各误差项,建立了系统运动学方程.然后,重新构造运动学方程,建立了由表示控制输入指向的矢量到实际指向矢量的线性化模型.最后,根据分步求解的思路,采用最小二乘法获得了由表示控制输入指向的矢量到实测指向矢量的映射矩阵,实现了指向误差的标定.实验结果显示:标定后偏航角与俯仰角误差均值分别由原来的92.63″和75.94″减小至2.86″和2.85″,标准差也分别由原来的95.01″和77.44″减小至11.11″和11.15″.结果表明:该标定算法在视轴工作空间中具有较高的精度和良好的稳定性,且方便易行,可广泛应用于各类光电设备的指向误差标定.
导引头 指向精度 最小二乘估计 指向误差标定 模型线性化 seeker pointing accuracy least square estimation calibration of pointing error model linearization
