1 西南交通大学信息科学与技术学院，四川 成都 611756
2 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室，上海 200240
提出并实验验证了一种基于硅基片上光路由的大规模光载一体化接收机多天线全球导航卫星信号（GNSS）差分定位系统。该系统基于光载无线（RoF）分布式天线架构实现远端多点GNSS信号采集，并利用低损耗、大带宽、抗电磁干扰的RoF传输链路实现远端采集GNSS信号的本地端集中式接收。在本地端处，利用互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺兼容的高速硅基光开关芯片实现不同监测节点光载GNSS信号的定时切换与差分解算，构建基于片上光路由的时分复用型一体化接收机多天线GNSS定位系统。在实验中，利用自主研制的1×8马赫-曾德尔干涉型热光硅基光开关芯片构建了具有5个远端监测节点的多天线GNSS定位实验系统，GNSS信号的RoF传输距离为10 km。实验结果表明，该光开关芯片模块的实时响应时间小于200 μs，可在无需额外光放大的条件下稳定支撑10 km外5个远端监测节点的高精度定位，其在东（E）、北（N）、高（U）方向的定位精度均达到毫米量级。
光电子学 微波光子学 硅基光开关芯片 全球导航卫星系统 一体化接收机多天线 高精度定位 光学学报
2022, 42(24): 2425001
1 电子科技大学中山学院电子信息学院，广东 中山 528402
2 中国人民解放军31131部队，江苏 南京 211112
3 吉林大学仪器科学与电气工程学院，吉林 长春 130012
随着我国高速、大容量、宽带网络的快速发展以及军用短距离战术通信系统的广泛应用，对于通信网络中光纤及无源器件故障的精准定位与实时在线监测日趋重要。本文基于非相干光频域反射(IOFDR)技术机理，以光纤中后向瑞利散射光作为信号光，并结合光波传导方程，提出了一种低成本、高精度、分布式光纤质量检测方法，并对其数值模型进行了详细推导，设计系统结构，研制系统样机。通过实验验证，采用非相干连续光源，可以以较低的光功率(<10 mW)初步实现10 km光纤的分布式检测，并可保证光纤沿线无差异的空间分辨率0.1 m，动态范围优于34.5 dB，事件盲区极小，可有效解决传统光时域反射技术(OTDR)的注入功率大、空间分辨率低、事件盲区大以及相干光频域反射技术(COFDR)成本高、体积大、测量距离有限等问题，是一种极具发展潜力和推广价值的高精度光纤网络在线健康监测技术。
光纤光学 非相干光频域反射技术 光纤故障 高精度定位 在线监测
为了充分利用多目视觉系统的冗余信息,提高系统对同名物点世界坐标的解算精度,提出了一种基于加权Levenberg-Marquardt(LM)非线性优化的定位算法。该算法充分考虑拍摄距离对物点计算精度的影响,利用矩阵论中的广义正交投影法求解多相机约束下物点世界坐标初值,结合深度信息对目标函数进行加权,提高近距离相机的置信度,根据加权处理的LM算法对物点世界坐标进行迭代计算以获得最优解。在8 m×6 m×3 m的测量空间对4种算法进行了实验,实验结果表明,所提加权LM算法相比传统算法及近年提出的算法在精度与效率方面均有不同程度的提高,可为多目视觉系统的高精度定位提供一定的参考。
机器视觉 多目视觉系统 高精度定位 非线性优化 广义正交投影 加权LM算法 激光与光电子学进展
2021, 58(24): 2415006
1 中国科学院半导体研究所光电系统实验室, 北京 100083
2 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
针对大视场下气瓶阀门的自动化操作,提出一种基于对称性投影的三维定位算法。采用级联分类器对阀门进行初定位与分割,通过随机采样一致性(RANSAC)算法提取阀门平面法向,利用规则刚体结构的对称性,以一种轴向投影与自适应阈值相结合的方式获取阀门平面的边缘点对,并结合空间直线方程计算出最终所需的中心坐标,实验结果表明:在690 mm×520 mm的视场范围内,坐标及位姿的均方根误差分别为0.352 mm,0.0145 rad。与常规边缘提取方式相比,该算法能更好地应对噪声与点云的缺失,实现了大视场下阀门中心的精确定位。
机器视觉 三维目标 随机采样一致性算法 图像处理 高精度定位 光学学报
2020, 40(10): 1015001
以高精度为研究目标，使用适用范围广、系统相对简单易搭建、可移植性好的接收信号强度检测法(RSSI)，对可见光通信定位方法进行研究。由于易受到背景光源的干扰，RSSI定位方法的测量误差很难控制在厘米以下。利用小波分析大幅降低接收信号中的噪声，采用相关检测法提取噪声中的源信号，使用最小二乘法估算位置坐标。通过在不同信噪比条件下的仿真对比，验证了方法的可靠性，发现RSSI可见光定位的误差范围稳定在1 cm以内且随噪声增率较小，比误差分析计算出的未经处理的理论精度提高了数十倍，明显提高了的定位精度。
光通信 可见光通信 室内定位 接收信号强度检测 信号处理 高精度定位
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
为实现光机结构、集成电路等领域中大行程及高精度的位移控制，利用较为适用的非共振式尺蠖型压电直线电机，基于高压功率运算放大器，设计了非共振式压电直线电机的精密复合放大驱动电路，通过理论分析及实验得到的伯德图验证了驱动电路的分辨率和幅频特性。以现场可编程门阵列(FPGA)为核心处理器，以光栅尺为反馈元件，通过分析非共振式压电直线电机的多种运行模式，根据直线电机的运行时序，设计完成了开环大范围整步运行模式与闭环小范围单步运行模式相结合的控制策略，在单步运行模式中分别设计完成了PID控制算法及PID与压电陶瓷迟滞逆模型前馈相结合的复合控制算法。实验结果表明，该控制策略能够实现大行程内的精密位移控制，复合控制算法具有比PID更加优越的控制效果，能够在21 mm大行程内实现1.5 nm的闭环定位控制精度，直线电机的最大驱动力可达300N，满足大行程高精度位移控制的应用需求。
非共振式压电陶瓷 迟滞逆模型 大行程高精度定位控制 复合控制模型 non-resonance piezoelectric ceramic hysteresis inverter model long stroke and high precision displacement contro FPGA FPGA compound control algorithm
提出利用啁啾脉冲干涉仪进行高精度空间定位的新方案，该方案利用2个具有强的经典频率关联的正负啁啾脉冲，入射到分束器后经和频晶体产生和频干涉信号，通过探测所得干涉信号精确确定经过不同路径的2个光信号的相对延迟时间，从而精确确定目标位置，实现高精度定位，理论上可以达到微米量级的定位精度。研究正负啁啾脉冲不完全对称即正负啁啾系数大小的差异对定位结果的影响。结果表明：正负啁啾系数大小的差异对定位结果影响很小，定位结果对这种差异有很强的容忍度。该方案除具有量子定位中HOM(Hong-Ou-Mandel)干涉仪的所有优点外，还具有装置简单,抑制损耗等优点。
高精度定位 啁啾脉冲干涉仪 和频 HOM干涉仪 high precision positioning chirped-pulse interferometry sum frequency generation HOM interferometer.
