相敏光时域反射仪（φ-OTDR）广泛应用于管道安全预警、光缆断点查找、清管器定位跟踪等场景，其传感光缆多埋于地下，土壤性质、传输距离、光缆结构等均对信号特征有所影响。本文研究了振动信号在土壤中的传播特性，探究了光缆结构、土壤湿度、传输距离等非事件因素对系统信号特征的影响。此外，从特征频段能量变化趋势的角度，研究了真实冲击振动与非事件性信号波动的区别，并由此提出了一种外部冲击振动的判别方法。

激光在热弹效应下激发出的声表面波，在柱状材料表面传播过程中发生相移现象。通过有限元方法对铝材圆柱中表面波相位变化规律以及表面波与缺陷作用机理进行数值模拟。数值研究表明: 激光产生的表面波负相位最强，传播过程中负相位向正相位移动，相位差逐渐减小，180°左右正负相位强度大致相等，之后正相位继续增强、负相位持续减弱，并且沿圆周每传播一周，其相位发生一次翻转，缺陷产生的表面反射波有同样的相位变化现象；通过B扫图发现RRcw随缺陷角度增大变得模糊，RRccw随缺陷角度增大变得明显。说明反射波产生时间的长短与受干扰程度成正比，针对柱状材料表面缺陷提出了合理的检测范围；对不同深度缺陷数值模拟发现，深度变化使得P波峰在接收时间上发生延迟，推测P波峰传播路径并提出相应公式进行证明，计算结果与模拟结果吻合度较高，可通过此公式定量缺陷深度信息。以上研究结果为超声波检测柱状材料表面缺陷提供了有效参考。

为构建现代综合交通运输体系，支撑我国高速铁路向智能化方向发展，基于第五代移动通信技术(5G)的铁路 5G专用移动通信(5G-R)系统将成为铁路智能联接的首选。2.1 GHz频段有望承载 5G-R系统，支持铁路产业不断涌现的新业务。高速铁路枢纽场景是列车行车指挥和客货调度的中枢，具有业务量大、业务类型复杂等特点，对铁路通信系统提出了更高的要求。本文以厦门北站铁路枢纽为研究场景，基于电子地图建立三维场景模型，采用射线跟踪方法，仿真并分析场景的信道与传播特性，并提出了通信系统设计的相关建议。本文的研究结果将有助于为铁路枢纽场景 5G-R系统设计与优化提供参考，提高铁路枢纽场景无线覆盖质量。

随着铁路通信系统的发展需要和第五代移动通信技术 (5G)的快速推进, 5G-Railway (5G-R)有望成为铁路通信系统的下一代标准。2 100 MHz作为 5G-R的潜在频段, 其在经典铁路场景中的传播特性亟待研究。构建符合场景典型特征的三维模型, 基于射线跟踪仿真法研究半封闭式高铁站台场景 2 100 MHz无线信道的传播特性。在车站立柱、扶梯旁部署发射机, 定义传播模型参数, 分别在手持移动设备与车载移动台处进行大量仿真。计算路径损耗、时延扩展、角度扩展等信道特性, 为 5G-R部署的覆盖功率预测和网络规划与优化提供参考, 弥补该频段在铁路应用方面研究的短缺。

针对第五代(5G)宏蜂窝移动对移动(M2M)通信场景需要高效率的信号传输模型，提出一种三维(3D)圆柱多输入多输出(MIMO)信道，反映分布区域宏蜂窝传播环境，其中三维圆柱作为信号传输中的干扰对象。接收端(Rx)位于圆柱模型的中心点，发射端(Tx)位于散射区域之外任意位置。接收信号由视距(LoS)传播分量的总和以及由不同物体反射的非视距(NLoS)传播分量组成，该模型能够充分适应各种5G无线通信场景。此外，本文结合莱斯衰落信道、均匀分布、高斯分布、拉普拉斯分布、冯米赛斯分布研究统计信道传播特性，即发射端和接收端在不同的运动方向和运动时间的空间互相关函数(CCF)、时间自相关函数(ACF)和多普勒功率谱密度(PSD)。发射端和接收端在不同时刻的传播特性数值的Matlab分析结果与仿真结果很好地拟合，证明了所提出的三维模型对于真实的5G宏蜂窝移动通信信道是切实可行的。

通过分析螺旋相位调制型携带轨道角动量 (OAM)光场的传播演化特性,提出一种以该光场演化波源为对象进行非线性效应研究的新途径。基于三波耦合模型和柯林斯路径积分理论,得到以OAM演化波源为基频光的二次谐波光场及衍射传播解析表达式。采用飞秒钛宝石激光器,基于4f相干成像系统,将OAM演化波源成像于倍频晶体处,实验研究了该波源产生的二次谐波的传播特性,测量了不同阶数OAM波源的倍频输出功率,并与演化后的OAM模式倍频结果进行了比较。研究表明,以演化波源附近为非线性作用区有望解决高维OAM模式光斑过大,以及光场交叠性不好导致的非线性效率低等问题,这也为高维OAM光场实现高效率非线性调控提供了重要依据。

为了研究单轴旋转惯导系统的高度通道误差抑制方法, 首先分析了纯惯导高度通道的稳定性, 并通过比力方程建立了误差模型。然后推导了单轴旋转惯导系统的高度通道误差方程, 分析了抑制高度通道误差发散的条件, 得出在旋转轴处于水平状态时可以极大地抑制高度通道误差的结论。最后, 在三轴加速度计存在零偏的情况下, 对惯导系统的高度通道误差进行仿真。理论分析与仿真结果均表明旋转轴处于水平状态时可以有效抑制高度通道误差。

为了从理论上深入分析新型无衍射光束艾里光束在有限能量条件下的远场传播特性, 首先, 从决定光波在自由空间传播的一维旁轴波动方程入手, 采用傅里叶分析法, 结合艾里函数的特殊性质, 并利用经过指数衰减的有限能量初始条件, 完整给出了有限能量条件下用于精确描述一维艾里光束在自由空间传播特性的波动方程解析解.然后, 利用所得到解析解分别对一维和二维艾里光束在自由空间的传播特性进行了研究, 重点分析了不同参量条件对艾里光束进行无衍射传播和横向自加速的影响.研究表明: 当任意横向尺度为100 μm, 衰减系数为0.03、0.05、0.07、0.1、0.2时, 二维艾里光束无衍射传播距离分别为1 014、 624、455、338、193 mm; 当横向尺度保持不变时, 衰减系数越小, 艾里光束保持无衍射传播的距离越大; 当衰减系数保持不变时, 横向尺度越小, 艾里光束横向自加速越大.所采用的研究方法也可用于研究艾里光束在介质中的传播特性.

惯导系统的旋转调制技术实质上是一种误差自补偿技术。为了研究单轴旋转惯导系统的误差补偿机理，从四元数微分方程的角度重新推导了旋转惯导系统的姿态误差模型，能够与常用的方向余弦法推导的模型相互印证。建立了具有一般意义的系统误差模型和静基座误差传播方程，并分析了惯性器件误差量的调制形式，为设计转位方案提供了依据。针对单轴连续旋转方案中陀螺常值漂移、标度因数误差和安装误差对导航误差的影响进行了仿真。理论分析与仿真结果均表明，惯性测量单元绕方位轴的连续旋转可以有效抑制导航误差。