北京真空电子技术研究所微波电真空器件国家级重点实验室, 北京 100015
带状注行波管作为一种发展中的新型器件在雷达和通信领域有广泛应用前景。相比于圆形注器件, 目前针对带状注行波管的注波互作用模型仍较少。本文针对交错双栅这一常用的带状注慢波结构, 从电路理论出发, 研究了由分布式的传输线元件和集总电路原件构成的混合电路模型在刻画高频率慢波结构上的适用性, 重点解决了从慢波结构几何参数到电路物理参数的映射问题。建立交错双栅混合电路模型, 推导了色散方程, 同时基于模拟退火算法实现了高精确度参数拟合。结果表明, 混合电路模型能够精确刻画交错双栅的色散特性。该模型对后续开发基于混合电路模型的带状注大信号注波互作用程序具有重要意义。
太赫兹 交错双栅 混合电路模型 模拟退火算法 色散特性 terahertz staggered double-vane hybrid circuit model Simulated Annealing algorithm dispersion characteristic 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(10): 1204
基于COMSOL平台，设计一种沟槽辅助下双层阶跃折射率结构的四模掺铒光纤。通过对铒离子能级结构、稳态方程和速率方程的理论研究，利用Matlab软件搭建少模光纤放大器系统。利用模拟退火算法实现三层掺杂区域下的铒离子浓度的优化，以确保所设计的四模掺铒光纤放大器的增益特性。仿真结果表明：在纤芯泵浦方式下利用波长为1480 nm的泵浦光对1550 nm的四模式信号进行放大，得到的各模式信号平均增益为26.07 dB，模间增益差（DMG）为0.106 dB；对所设计光纤进行折射率容差分析，得到的平均增益为26.08 dB，DMG为0.34 dB。结果证明了所设计的少模光纤放大器的稳定特性，其具有广泛的发展前景和应用潜力。
空分复用 少模光纤放大器 模拟退火算法 增益均衡 光学学报
2023, 43(22): 2206007
中国人民解放军63861部队，吉林 白城 137000
为解决靶场高速相机在野外大视场测量中标定的问题，提出基于机载标识目标的标定方法，采用机载精确定位标识目标来获取已知点集，并采用基于模拟退火麻雀搜索的方法解算高速相机内外参数。设计易于远距离辨识的机载标识目标，采用事后动态差分进行精确定位，并通过位置修正实现标识目标空间位置精确测量；研究基于模拟退火麻雀搜索标定法，实现高速相机内外参数解算，完成标定。在所设计的验证实验中，所提方法对高速相机内外参数解算的重投影误差为0.43 pixel，交会误差均值为2.5 cm，标定效果和交会精度优于Tsai两步标定法，提高了高速相机远距离标定精度和交会测量精度，解决了对空测量时高速相机的标定问题。
遥感 相机标定 高速相机 事后动态差分 标识目标 模拟退火 麻雀搜索算法 激光与光电子学进展
2023, 60(14): 1428007
1 安徽大学电子信息工程学院, 安徽 合肥 230601
2 安徽大学互联网学院, 安徽 合肥 230039
利用傅里叶变换红外光谱 (FTIR) 技术能够对有机物的成分及含量进行快速无损测量。作为重要的有机化工原料, 乙烯在塑料、醇类和纤维等大宗化学品的制造中有着广泛的应用, 但同时由于其易挥发性, 乙烯对环境和人体有着潜在的危害。为提高FTIR技术检测乙烯浓度模型的精度, 综合迭代保留信息变量法 (IRIV) 和模拟退火算法 (SA) 的优点, 提出了改进的IRIV-SA红外光谱波数优选算法。该方法在IRIV算法稳定选取大量光谱特征波数的基础上, 利用SA进一步筛选少量有效特征波数, 从而降低模型复杂度, 提高有机物光谱检测精度。实验首先利用IRIV-SA对乙烯红外光谱的浓度进行波数选取, 最终获取的特征波数由全光谱的271个变量降低至 5 个变量, 再利用特征波数进行建模, 结果表明其验证集相关系数、均方根误差为0.9989和0.3943, 预测集相关系数、均方根误差为0.9978和0.6652, 较全光谱建模精度有大幅提高。为进一步验证该算法的有效性, 同时建立IRIV、SA、CARS (自适应重加权采样算法)、SPA (连续投影算法) 以及IRIV-CARS、IRIV-SPA波数选取模型对相同数据集进行对比实验, 比对结果表明IRIV-SA算法优于上述 6 种波数选取方法, 是一种更有效的特征波数优选方法。
傅里叶变换红外光谱 乙烯 波数优选 迭代保留信息变量 模拟退火算法 Fourier transform infrared spectroscopy ethylene wavenumber selection iteratively retains informative variables simulated annealing algorithm
1 国网新疆电力有限公司电力科学研究院, 新疆 乌鲁木齐 830011
2 国网宁夏电力有限公司电力科学研究院, 宁夏 银川 750011
提出基于 Lazy Snapping混合模拟退火算法的高压开关柜温度场红外三维图像重建仿真方法, 以提升高压开关柜温度场仿真效果。该方法利用主动式红外图像传感器采集高压开关柜温度场红外图像后, 使用直方图非线性拉伸算法对其实施增强处理; 再使用 Lazy Snapping算法对增强后的高压开关柜温度场红外图像进行分割, 并通过混合遗传模拟退火算法合成二维纹理流场图像; 以该图像为基础, 使用 Image Quiltingh纹理合成算法合成高压开关柜温度场三维图像, 完成高压开关柜温度场红外三维图像重建仿真过程。实验结果表明: 该方法可有效增强高压开关柜温度场红外图像, 其分割红外图像时的交并比数值接近 1.0; 可依据其生成的二维纹理流场图像生成三维图像, 温度场仿真数值最大偏差仅为 0.03℃。
混合模拟退火 高压开关柜 温度场 三维图像重建 lazy snapping Lazy Snapping mixed simulated annealing high voltage switchgear temperature field 3D image reconstruction
1 西南石油大学机电工程学院，四川 成都 610500
2 西南油气田分公司蜀南气矿井工程管理科，四川 成都 610506
针对显微镜观测动态平面目标时的自动对焦需求，提出一种基于图像清晰度评价的显微镜静/动态自动对焦方法。首先，根据对聚焦-失焦图像特征的分析，建立加权Tenengrad评价函数评估方法和图像分块对焦窗口模式。其次，针对搜索过程中的局部极大值问题，利用模拟退火理论建立对焦搜索模型。最后，为了对动态图像进行评价，利用图像模糊法来判断动态无参考图像失焦水平。在此基础上，形成了静态调焦模型，动态失焦检测与实时对焦模型。通过搭建显微镜自动对焦实验平台，结果表明：该静态调焦模型能够使显微镜快速准确地静态自动调焦，动态失焦检测和实时对焦模型能够使显微镜满足在动态观测下离焦检测和实时调焦的要求。
加权Tenengrad评价函数 图像分块窗口选择 模拟退火算法 图像模糊无参评价 显微镜动态对焦 激光与光电子学进展
2023, 60(4): 0411003
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 中国科学院研究生院，北京 100049
3 长光卫星技术股份有限公司，吉林 长春 130102
4 大连理工大学辽宁省空天飞行器前沿技术重点实验室，辽宁 大连 116024
5 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
针对传统大视场离轴反射式光学系统的初始结构只对轴上像差求解、轴外像质差、大视场像质优化困难的问题，建立了结合矢量像差和赛德尔像差的联合像差初始结构求解方法，利用一种全局的模拟退火算法实现了大视场离轴反射系统初始结构的自动求解，直接得到轴上和轴外视场像质优良的大视场离轴三反系统“正-负-正”初始结构。基于此初始结构设计了一款紧凑型大视场30°×3°自由曲面光学系统，其焦距为500 mm，F数为5。该光学系统的成像质量好，无偏心倾斜，易于装调，对大幅宽推扫成像空间光学相机设计具有借鉴意义。
光学设计 矢量像差 赛德尔像差 模拟退火算法 自由曲面 光学学报
2022, 42(21): 2122001
江西理工大学信息工程学院, 江西 赣州 341000
针对目前进化算法在无人机路径规划上具有不稳定性且收敛精度不高等问题, 提出了一种折射麻雀搜索算法(RSSA)。起初采用折射反向学习扩大搜索范围, 开拓更加隐蔽的空间, 增强算法的全局搜索能力, 再通过疯狂算子使得算法搜索更加细致, 提高收敛精度, 最后融合模拟退火算法对每次得到的解进行提炼, 找到质量更高的解。在6个标准测试函数中与其他5种算法进行比较, 测试结果验证了所提算法的合理性及有效性, 并在Wilcoxon秩检验中证明了RSSA算法具有较强的寻优能力。将其应用于复杂地形的无人机路径规划, 仿真结果表明, RSSA算法较其他算法方差更小、代价更低。
麻雀搜索算法 路径规划 折射反向学习 疯狂算子 模拟退火算法 稳定性 Sparrow Search Algorithm (SSA) path planning Refracted Opposite-Based Learning (ROBL) crazy operator Simulated Annealing (SA) stability
1 中国科学院上海微系统与信息技术研究所微系统技术重点实验室，上海 201800
2 中国科学院大学，北京 100049
3 上海科技大学信息学院，上海 201210
基于麦克风阵列的波达方向估计在野外传感网络的理论研究和工程实践领域有着重要的战略意义，多通道麦克风阵列在进行声源定向时往往因为各个通道存在幅度和相位的不一致而产生定向误差。针对这一问题，提出了一种自适应的麦克风阵列通道不一致校正方法。该方法基于子空间分解原理构造了信号谱空间的目标代价函数，结合模拟退火算法模型，通过对代价函数最小化的方法，求得阵列的校正矩阵。通过计算机使用上述方法对8元麦克风阵列进行仿真模拟，并采用4元麦克风阵列进行实际测试，仿真及实际测试结果验证了该校正方法的可行性。
光信号处理 麦克风阵列 波达方向估计 频谱分析 模拟退火 自适应校正 激光与光电子学进展
2022, 59(17): 1707001
