1 国防科技大学 前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 国防科技大学 南湖之光实验室，湖南 长沙 410073
3 国防科技大学 空天科学学院，湖南 长沙 410073
随着智能技术和设备的不断发展，精确定位技术在**领域的应用越来越广泛，其应用场景涵盖室外和室内环境。全球卫星导航系统定位技术在室外环境中定位精度高，提供信息丰富，应用十分普遍。然而，由于墙壁、树木、玻璃等障碍物的遮挡，其在室内环境中的定位精度明显下降。超宽带技术以其定位精度高、时空分辨率强、传输速率快、成本低而显示出明显的优势。在室内环境中，各种障碍物使超宽带系统的基站和标签之间的传播通道被阻挡，由于超宽带信号的非视距传播现象，超宽带系统的定位精度明显下降。文中基于深度学习技术，提出了一种深度神经网络用于超宽带非视距传播影响抑制，该深度神经网络兼具ResNet网络和Non-local模块的优点，既可防止网络层数增加时网络性能不升反降的问题，也可捕获输入数据的全局特征，建立超宽带系统原始信道脉冲响应和测距误差之间的映射关系。相关实验结果显示，该方法可将超宽带系统在非视距传播条件下的测距平均绝对误差从0.1242 m降低至0.0681 m。与传统方法相比，该方法可消除人工统计超宽带信号波形特征耗费大量时间的缺点，可进一步提高超宽带系统在非视距传播条件下的定位精度，具有鲁棒性强、应用范围广的优点，可为**领域室内高精度定位提供技术支撑。
超宽带技术 深度学习 非视距传播 ResNet网络 Non-local模块 Ultra-Wideband deep learning Non-Line-of-Sight ResNet Non-local 红外与激光工程
2023, 52(12): 20230183
同济大学 海洋地质国家重点实验室，上海 200092
非视距（NLOS）水下无线光通信（UWOC）主要利用空气—海水界面反射或海水中微粒对光的散射进行通信，可以有效地解决视距（LOS）UWOC的链路对准问题。文章总结了NLOS UWOC技术在信道模型、模拟仿真和实验研究方面的研究进展。目前，国内外学者主要探索了水质、波浪、湍流、调制技术和收发端配置等因素对NLOS UWOC链路性能的影响。很少有学者研究复杂的水动力和水质综合因素、光源的非线性、探测器的非线性、灵敏度以及噪声等对NLOS UWOC性能的影响以及有效解决方案。为此，未来需要展开更加深入的信道模型、仿真和实验研究，从而推动NLOS UWOC技术的发展。
水下无线光通信 非视距 信道模型 蒙特卡洛仿真 UWOC NLOS channel model Monte Carlo simulation 光子学报
2022, 51(10): 1006005
为解决航站楼内非视距误差降低三边定位算法精度的问题，提出自适应三边定位算法。该算法通过引入平均差作为基站选择的标准，选择距离平均差最小的三个基站，提升了基站到标签距离信息的可靠性。并以欧氏距离判断三边定位算法中两圆的位置关系，结合位置判断系数和平均差来修正误差可能性大的圆半径。设计迭代更新圆半径的流程，以两圆相交点距离10 cm为迭代停止阈值，将三圆交点的外接圆的圆心作为标签的位置。添加高斯噪声来近似非视距误差，通过仿真实验验证算法的有效性，在10%高斯噪声下，标签定位误差为10.5 cm。并搭建实际旅客定位系统，实验验证本文算法的标签定位精度小于10 cm，较加权质心法，本文算法的定位误差在X、Y、Z方向上降低了13%。
遥感 自适应三边定位算法 非视距误差 航站楼 室内定位 超宽带 激光与光电子学进展
2022, 59(2): 0228002
设计了一个以波长275nm的发光二极管为光源、光电二极管为探测器的紫外光传输实验系统。首先测试了该系统在视距和非视距两种传输方式不同距离下的传输特性, 然后分别测试了不同光源仰角、探测器仰角下的传输特性, 并把实验结果和理论结果进行了对比。结果表明, 在非视距方式下, 接收功率与光源仰角成反比关系, 且距离越远光源仰角对本系统传输特性的影响越小, 探测器仰角在30°~60°对本系统传输特性的影响较小。本研究结果给紫外光通信系统的设计提供了一定的参考。
光电二极管 紫外光传输系统 视距 非视距 紫外光通信 photodiode ultraviolet light transmission system line-of-sight non-line-of-sight ultraviolet communication
郑州师范学院信息科学与技术学院, 河南 郑州, 450044
防撞定位算法对于无人机集群的安全飞行至关重要。针对紫外线通信范围广、抗干扰能力强的优点,提出了一种基于无线紫外线通信的无人机集群防撞定位算法。首先,构建了非视距(NLOS)通信模型,并提出了基于接收信号强度的无线紫外测距算法;然后,构建无线紫外线信标通信模型,并通过四节点定位算法实现了无人机的三维(3D)定位;最后,采用向量共享法实现多架无人机之间的有效避撞。仿真结果表明:当两架无人机之间的距离为200 m时,测距精度可达到1.1 m;当参考节点超过6个时,3D空间定位精度趋于稳定,约为97%;向量共享法能够有效实现无人机集群的防撞。
激光与光电子学进展
2020, 57(21): 212805
西安邮电大学 电子工程学院, 陕西 西安 710121
为了研究霾环境下应用紫外光通信的系统特性, 研究了霾粒子的物理特性及谱分布特性, 利用散射理论分析了霾粒子在日盲紫外光波段的散射特性; 并利用经典Luettgen单散射信道模型, 研究了霾环境下非视距日盲紫外光传输的路径损耗特性。通过分析路径损耗与通信距离、能见度以及系统角度之间的关系仿真结果, 得到了非视距紫外光传输系统中霾衰减的理论特性: 在较短通信距离时, 系统的路径损耗受天气状况(能见度)影响较大; 能见度较好时, 通信距离对路径损耗的影响将会突出, 实际中应尽量选取能见度大于2 km的天气条件。文中的工作对设计霾天环境下紫外光通信系统及优化系统性能提供了一定的理论参考, 同时对系统工程化实现也具有一定的指导意义。
紫外光通信 非视距 霾粒子 能见度 Luettgen单次散射 ultraviolet communication non-line-of-sight(NLOS) haze particles visibility Luettgen single scattering 红外与激光工程
2017, 46(12): 1222006
采用基于Monte-Carlo (蒙特卡洛)方法的多次散射模型对辐射雾环境下非视距紫外光通信传输特性进行模拟分析。选取波长为260 nm的紫外光, 分析了在辐射雾环境中, 当能见度给定时, 紫外光在大气传输信道中的路径损耗与几何尺寸和通信距离的关系, 通过仿真分析得到最优化的几何尺寸参数。分析了不同通信距离下, 紫外光的路径损耗与能见度的关系。结果表明, 在通信距离及收发系统几何尺寸参数已知的情况下, 存在一个能见度的值使得紫外光传输的路径损耗最小。
非视距紫外光 蒙特卡洛方法 能见度 辐射雾 NLOS Monte-Carlo method visibility radiation fog
利用Luettgen单次散射信道模型对雾环境下非视距日盲紫外光通信信道传输特性进行了模拟分析。选取波长为260nm的紫外光, 分析了雾环境下对于不同的通信距离, 该紫外光的路径损耗与能见度的关系。结果表明: 在通信距离已知以及系统的发射仰角、接收仰角、发射视场半角和接收视场半角等几何参数已知的情况下, 存在一个使得紫外光传输的路径损耗达到最小的能见度; 同时, 分析并比较了0~2km辐射雾和平流雾传输路径损耗与能见度、通信距离的关系, 并得到辐射雾环境更利于紫外光传输。
日盲紫外光通信 Luettgen单次散射 非视距 能见度 辐射雾 平流雾 solar blind UV communication Luettgen single scattering non-line-of-sight visibility radiation fog advection fog
北京理工大学 光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京100081
室内可见光通信是一种利用室内照明白光LED灯来实现高速通信的新兴技术。当接收器在室内角落时较大的接收角限制了光电探测器的接收功率，从而降低了系统信噪比。为了实现接收器在室内各个位置处均能获得最大功率，提出了包含非视距链路情况下(墙壁一次反射)倾斜探测器接收面的设计方法，即在考虑视距链路(直射)的同时，还考虑了墙壁一次反射非视距链路下倾斜接收器的倾角设计。在室内各个位置处的最优倾斜角度可以通过牛顿算法得到，该快速算法的迭代次数仅为3~4次。仿真结果表明，倾斜接收器后系统最小信噪比提高大约5 dB，最大信噪比和平均信噪比均提高大约2 dB。尤其对改善室内角落处的信噪比最为显著。
光通信 光电探测器 非视距链路 optical communications photodetectors LED light emitting diode line-of-sight
