作者单位
摘要
西安工业大学 电子信息工程学院, 西安 710021
针对基于傅里叶变换光正交频分复用(FFT-OFDM)的非正交多址可见光通信(NOMA-VLC)系统存在可靠性低、用户公平性差等问题, 提出将提升小波变换(LWT)作为载波调制方式, 建立基于LWT-OFDM的NOMA-VLC系统, 介绍了系统中的信号处理过程, 构建了5 m×5 m×3 m的室内空间实验环境。实验结果表明: 与基于FFT-OFDM的NOMA-VLC系统相比, 随着正交幅度调制方式的阶次由4增大到64, 所提系统的平均误码率达到阀值3.8×10-3时, 所需的信噪比(SNR)值较低, 至少低4.4 dB; 用户性能差异变化不明显甚至不变。
光通信 非正交多址 提升小波变换 可靠性 用户公平性 optical communications, non-orthogonal multiple ac 
光通信技术
2023, 47(6): 0006
作者单位
摘要
北京航天控制仪器研究所,北京 100094
传统的系统级标定方法是将温箱压缩机、转台电机等环境引起的随机噪声视为白噪声,而实际过程中输出信号具有非平稳和非线性特征。最小二乘拟合法是一种线性回归方法,利用该方法求解的误差系数成为制约光纤捷联惯导系统实现高精度的关键因素之一。针对上述问题,该文提出了一种基于希尔伯特-黄变换的捷联惯导系统级标定改进算法。通过希尔伯特-黄变换去除惯性仪表原始输出信号中的高频随机噪声,再利用系统级标定法计算惯性测量单元(IMU)误差参数。经多组试验证明,该方法能够有效提高IMU误差参数辨识的准确性,1 h的动态导航位置误差相对减少约10%。
光纤惯导 系统级标定 希尔伯特-黄变换 惯性测量单元 FOG SINS system-level calibration method Hilbert-Huang Transform (HHT) inertial measure unit (IMU) 
压电与声光
2023, 45(5): 740
作者单位
摘要
1 北京信息科技大学高动态导航技术北京市重点实验室, 北京 100000
2 北京航天时代光电科技有限公司, 北京 100000
针对传统滤波算法中忽视了误差方程中的高阶量所引起的导航结果不够准确的问题, 提出了一种改进ESKF算法, 将基于误差状态建模的滤波算法同EKF相结合。针对组合导航的鲁棒性与适应性, 提出了一种将卡尔曼滤波算法与自适应滤波算法相结合的滤波算法, 并进行仿真验证。仿真结果表明: 当组合导航系统受到较大扰动时, 改进算法较传统滤波算法使组合导航系统在经度精度上提高了49.48%, 纬度精度上提高了34.21%,有效提高了组合导航系统的精确性和鲁棒性。
组合导航 惯性导航 卡尔曼滤波 自适应滤波 integrated navigation inertial navigation Kalman filtering adaptive filtering 
电光与控制
2023, 30(5): 1
作者单位
摘要
西安工业大学 电子信息工程学院,西安 710021
多输入多输出(Multiple-input-multiple-output,MIMO)可见光通信(Visible Light Communications,VLC)系统接收端需精确的信道状态信息用以解调信号,而常用的最小二乘算法对噪声敏感,估计误差较大,难以保证可靠性。基于信道稀疏特性,利用压缩感知方法进行MIMO-VLC信道估计,提出一种基于离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform,DFT)的稀疏度预测自适应匹配追踪(DFT Based Prediction-sparsity Adaptive Matching Pursuit,DFT-SAMP)算法。首先,通过DFT的稀疏度预测方法对信道冲激响应的稀疏度进行预估计,将估计的稀疏度作为算法初始步长,以快速逼近真实稀疏度,提高算法效率;其次,采用SAMP算法重构信道冲激响应,提高信道估计准确性,保证通信可靠性。基于2×2的MIMO-VLC系统信道估计实验结果表明,导频数为32时,本文算法相较于最小二乘算法在误码率满足前向纠错的误码率阈值(3.8×10-3)时所需的信噪比降低4.5 dB;利用DFT-SAMP算法进行信道估计,在保证可靠性的同时,运行效率相比SAMP算法提升约69%,为MIMO-VLC系统信道估计提供了更为有效的方式。
MIMO-VLC 压缩感知 信道估计 误码率 MIMO-VLC Compressed sensing Channel estimation Error rate 
光子学报
2023, 52(4): 0406002
作者单位
摘要
1 上海体育学院运动科学学院, 上海 200438
2 上海海关动植物与食品检验检疫技术中心, 上海 200135
3 上海大学环境与化学工程学院, 上海 200444
4 南京海关动植物与食品检测中心, 江苏 南京 210001
5 上海如海光电科技有限公司, 上海 201201
6 中国检验检疫科学研究院, 北京 100176
橄榄油因其高营养等特点, 成为植物油中日常消费量逐渐增大的主要品类。 橄榄油按照加工工艺分为初榨、 精炼和混合等不同质量等级。 由于不同等级橄榄油价格差异较大, 导致橄榄油市场存在以次充好等问题。 同时, 涉及等级鉴定的指标繁杂, 对应的理化检测方法大部分涉及大型实验室设备, 检测成本高、 效率低且工作量繁重。 我国是橄榄油的主要进口国, 采用产品标准中逐项指标确认后判定的模式, 无法满足目前急速增长的进口产品快速通关要求。 该研究聚焦进口橄榄油在口岸监管现场的快速质量评价需求, 开发了多光谱信息同时采集和降维融合成像的方法, 将紫外-可见光谱与拉曼光谱进行特征数据融合, 构建拉曼-紫外可见2D谱图, 通过二维成像进行指纹特征判断, 构建特级初榨橄榄油、 精炼橄榄油以及果渣油的标准2D融合成像源图, 作为等级区分标准对照二维谱, 进行橄榄油等级可视化判定; 结合空间角度值转化算法对橄榄油进行等级定性评判, 通过角度值计算得到特级初榨橄榄油与精炼橄榄油的夹角范围在0.794 7~1.094 7之间, 与油橄榄果渣油其值在1.157 0~1.319 8之间, 而特级初榨橄榄油之间角度值均小于0.1, 由此可进行不同橄榄油的等级判定; 采用角度决策模型进行橄榄油掺杂样品定量分析。 制备不同等级橄榄油的混合样本计算得到特级初榨混合精炼橄榄油、 果渣油的模型相关系数r分别为0.994 2和0.991 0, 代入不同样本进行验证, 相对误差在-4.48%~2.58%之间。 采用拉曼-紫外可见融合光谱结合化学计量学建立二维标准谱图对橄榄油等级可视化判定, 并建立初榨橄榄油掺伪检测模型进行橄榄油含量的定量分析, 实现口岸食品质量和安全风险信息的多维度、 高精度和高准确度直观展示。 通过采用进口橄榄油质量等级的快速筛查方法, 能有效提高口岸关注风险的监测效率, 提高进口食品监管的精准度, 为口岸食品风险监测方式模式的智慧转换提供技术支撑。
融合光谱 可视化 定量分析 橄榄油 质量等级鉴定 Fusion spectrum Visualization Quantitative analysis Olive oil Quality grade identification 
光谱学与光谱分析
2023, 43(4): 1117
作者单位
摘要
西安工业大学电子信息工程学院,陕西 西安 710021
现行可见光定位技术采用各类传感器以及混合复杂算法实现定位,操作难度大且易受干扰,导致系统的定位精度不稳定。为提高可见光室内定位的精度与稳定性,提出将迁移特征学习与生物启发网络相融合的方法并将其应用于可见光室内定位中,在可见光环境下采集图像,利用改进的小波阈值去噪法去除图像噪声对深度特征的影响,提取可见光图像的深度特征并建立指纹库,构建天牛须搜索算法优化的神经网络模型,进行训练与定位测试。结果表明:在实测定位阶段搭建的0.8 m×0.8 m×0.8 m实验环境中,预测坐标的平均误差为4.26 cm,其中,误差小于4 cm的预测点数量占总坐标点数量的63.4%,误差小于6 cm的预测点数量占总坐标点数量的78%。所提方法为室内定位提供了一种稳定可靠的方法。
光通信 可见光视觉成像 图像深度特征 生物启发 神经网络 室内位置感知 
中国激光
2023, 50(10): 1006007
作者单位
摘要
北京工业大学 光电子技术教育部重点实验室,北京100124
针对垂直腔面发射激光器阵列光束空间相干特性及其光场分布开展理论分析和实验研究。垂直腔面发射激光器阵列光束为部分相干光,在不同激励电流下,远场光斑分别表现出类高斯和类拉盖尔-高斯两种光场分布,光束空间相干度随注入电流的增大而减小。进一步实验表明,与标准相干光源相比,在类湍流大气散射媒介中传输时,垂直腔面发射激光器阵列光束具有更小光斑扩散和更低光强衰减。随着垂直腔面发射激光器阵列光束空间相干度由0.695降低为0.608,其传输时的光斑扩展率由8.6%减小为3.4%,光强衰减率由24.9%降低为15%,空间相干度较低的垂直腔面发射激光器阵列光束表现出更好的传输特性,这对垂直腔面发射激光器阵列光源在自由空间雷达探测和光通信等领域的应用有重要指导意义。
垂直腔面发射激光器 阵列光源 空间相干性 部分相干光 传输特性 Vertical cavity surface-emitting laser array Array light source Spatial coherence Partially coherent light Propagation properties 
光子学报
2022, 51(12): 1214001
作者单位
摘要
1 华北电力大学 控制与计算机工程学院,北京 102206
2 国家电网有限公司信息通信分公司,北京 100761
3 中国科学院计算技术研究所前瞻研究实验室,北京 100190
4 太仓中科信息技术研究院,江苏 太仓 215400
机械零件的精确测量可为零件的加工制造、虚拟仿真、缺陷检测等应用提供依据,基于条纹投影的双目视觉方法由于其高精度的特点广泛应用于机械零件的形貌测量中。在该方法中,绝对相位曲线的质量决定着三维重建的最终精度。由于环境噪声、场景不连续或零件表面复杂结构等的影响,绝对相位曲线往往存在着大量的噪声点和不同程度的形变。为了提高重建精度,针对绝对相位曲线存在的问题提出了相应的改进方法;针对难以去除的远离相位曲线的噪声点,提出逐区域相位校正方法,该方法将每一行的相位曲线分为若干区域,以区域内相位值的中位数为阈值,去除此类噪声点;针对相位曲线的形变区域,在基于点基元的立体匹配方法的基础上引入曲线拟合方法,并对匹配后得到的视差图进行精化,能够改善相位曲线形变区域立体匹配结果不佳的情况,提高了匹配方法的鲁棒性与精度。使用该方法对复杂零件FSW逆变器进行重建,标准偏差可降至0.1 mm以内。实验结果表明:所提方法重建精度更高,对于表面结构复杂的机械零件,能够实现精确测量。
三维重建 相位校正 机械零件 多频外差 曲线拟合 3D reconstruction phase correction mechanical parts multi-frequency heterodyne curve fitting 
红外与激光工程
2022, 51(7): 20210730
作者单位
摘要
西安工业大学电子信息工程学院,陕西 西安 710021
针对传统光空间调制(OSM)传输速率低、发射天线数必须是2的整数次幂等缺陷,提出了一种光广义空间调制(OGSM)方案。该方案通过同时激活多根发射天线并结合多相制调制方式来提高传输速率。在此基础上引入基于范数的天线选择算法,在可见光通信(VLC)情形下,通过选取信道范数最大的子信道传输信息,降低了信号间干扰,改善了误码性能。利用分段式界理论推出了多输入多输出(MIMO)信道下的误码率理论上界。结果表明:当误码率达到10-4时,采用基于范数的天线选择算法,光广义空间调制系统信噪比提升了3.1 dB;与3根接收天线的方案相比,4根接收天线的方案信噪比减少了8.4 dB。当误码率达到10-3、激活天线数为2根时,正交振幅调制、脉冲振幅调制、正交相移键控与二进制相移键控相比,传输速率按每信道比特数计都增加了2,信噪比分别增加了0.7 dB、3.2 dB、5.1 dB。总之,通过增加调制阶数和接收天线数,光广义空间调制系统提升了传输速率,改善了误码性能。
光通信 光空间调制 光广义空间调制 信道范数 分段式界理论 误码率 
中国激光
2022, 49(23): 2306001
杨巧玲 1,*陈沁 2钮冰 2邓晓军 3[ ... ]张峰 5
作者单位
摘要
1 上海大学环境与化学工程学院, 上海 200444
2 上海大学生命科学学院, 上海 200444
3 上海海关动植物与食品检验检疫技术中心, 上海 200135
4 上海如海光电科技有限公司, 上海 201201
5 中国检验检疫科学研究院, 北京 100176
硫脲是一种含氮量高、 毒性较大的潜在蛋白掺假化合物, 常规的实验室检测方法过程复杂、 效率低, 无法满足口岸对大批次散装奶粉样本质量快速筛查的需求。 为解决口岸抽样监管缺乏快速实时评价方法的难题, 利用自主搭建的便携式点扫描拉曼高光谱成像系统, 开发了一种简单高效的奶粉中硫脲现场可视化快速检测方法, 确保散装奶粉在进出口环节的精准监管。 研究以不同添加浓度(0.005%~2.000%)的硫脲奶粉混合物为样本, 分别用Whittaker平滑方法和自适应迭代重加权惩罚最小二乘算法(airPLS)消除光谱数据的背景随机噪音信号和荧光背景干扰, 峰值识别后对硫脲特征位移处的单波段数据进行二值化处理, 得到混合样本感兴趣区域的二值热图, 通过二值图中硫脲像素点的有无和坐标, 对奶粉中的硫脲进行定性判别和定位分析。 进一步分析得感兴趣区域内硫脲像素点数目与添加浓度的关系, 结果表明随着添加浓度的增加, 硫脲像素点数目呈线性增长趋势, 其中线性拟合的决定系数(R2)为0.991 3, 硫脲的最低检出浓度为0.05%。 在0.25%, 0.60%, 1.20%和1.50%的添加水平下, 利用像素点数目和线性拟合关系预测奶粉中硫脲的浓度, 结果显示预测浓度的相对误差范围为-9.41%~4.01%, 相对标准偏差小于7%。 该点扫描拉曼高光谱成像系统能在10 min内完成单个样本的检测, 结合软件控制系统, 实时对奶粉中的硫脲颗粒进行定性、 定量和污染分布分析, 方法简单高效、 准确性好、 灵敏度高、 稳定性强, 为口岸现场对散装奶粉中硫脲掺假物的实时快速检测提供了技术监管手段, 能显著提升口岸现场散装样本的监管环节质量评价的精准性, 为进口奶粉快速通关提供技术保障。
便携式拉曼高光谱成像技术 现场无损检测 硫脲 奶粉 Portable Raman hyperspectral imaging technology On-site non-destructive testing Thiourea Milk powder 
光谱学与光谱分析
2022, 42(7): 2156

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