作者单位
摘要
1 湖南工业大学 计算机学院,湖南 株洲 412007
2 深圳华创芯光科技有限公司,广东 深圳 518118
3 河北工业大学 电子信息学院,天津 050019
4 湖南师范大学 物电院,长沙 410081
针对室内可见光定位(VLP)实际应用的大面积面板灯排列场景中存在的定位精确度低、信号干扰严重等问题,提出了一种基于接收信号强度(RSS)算法的码分多址(CDMA)调制解调VLP系统,介绍了RSS算法和CDMA调制解调VLP系统原理,通过实验验证了系统定位精度。实验结果表明:在未考虑实时移动和延迟刷新等因素的情况下,固定点位的定位最大误差为0.3 m,算法解决了传统定位算法中边缘角落区域定位精度低的问题,提高了VLP系统的鲁棒性。
可见光定位 码分多址 接收信号强度 光定位算法 鲁棒性 visible light positioning, code division multiple 
光通信技术
2023, 47(4): 0042
作者单位
摘要
西安石油大学 理学院,西安 710000
针对特定场合对光声光谱气体检测系统中光声池特征频率的设计需求,利用有限元分析法,以一阶圆柱形共振光声池为研究对象进行声学模态仿真,获得了前8阶声学模态;仿真分析谐振腔、缓冲室的半径和长度对光声池特征频率和光声信号强度的影响。仿真结果表明:当谐振腔半径为3 mm时,谐振腔长度为120 mm,缓冲室的半径、长度分别为14.7 mm、60 mm是光声池特征频率在1 400 Hz附近的最佳尺寸。
光声光谱 光声池 特征频率 光声信号强度 photoacoustic spectroscopy, photoacoustic cell, ch 
光通信技术
2023, 47(3): 0086
作者单位
摘要
江苏商贸职业学院 电子与信息学院, 江苏 南通 226000
针对基于接收信号强度的可见光通信系统室内定位精度低的问题, 提出一种基于深度神经网络的可见光通信系统室内定位方法。方法采用可见光信道估计技术进行室内距离测量, 以解决接收信号强度稳定性与可靠性不足的问题。此外, 设计了深度神经网络在离线阶段学习光电二极管距离向量的分布特性, 以避免光信号不稳定导致误差升高的问题.在线上阶段基于多距离向量对目标进行定位, 可在满足时间效率要求的情况下提高定位精度。仿真结果表明, 在室内场景下, 该方法的平均定位精度优于传统三角定位法与基于接收信号强度的定位方法。
可见光通信 接收信号强度 室内距离测量 光信道估计 深度神经网络 室内定位 visible light communication received signal strength indoors distance measurement optical channel estimation deep neural networks indoors positioning0 引 言 
光学技术
2023, 49(4): 452
作者单位
摘要
1 福建师范大学协和学院,福建 福州 350117
2 福建师范大学医学光电科学与技术教育部重点实验室,福建 福州 350007
3 福建师范大学数学与统计学院,福建 福州 350117
针对可见光通信的3D定位与定向问题,提出了一种自适应参数与自适应变异粒子群优化的3D定位与定向方法。首先,分析了一种在复杂环境下的基于测距模型的混合3D可见光定位模型,并将定位问题转化为联合概率密度函数的优化问题。其次,通过计算粒子解与种群最优解之间的模糊贴近度,设计了一种自适应参数与自适应变异粒子群优化方法。最后,通过数学方法精确解析了所提3D可见光定位模型的定位与定向误差的理论下边界,即克拉-美罗(Cramer-Rao)下界。结果表明,所提算法的时间复杂度较低,且定位与定向误差都非常接近Cramer-Rao下界,其平均定位与平均定向收敛误差分别为5.99 cm与6.65°,显著优于另外四种基于迭代的可见光定位算法。
光纤光学与光通信 可见光通信 接收信号强度 定位 定向 Cramer-Rao下界 粒子群优化 
激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1506003
潘科宇 1,2,*朱明尧 1,2王艺蒙 1,2徐阳 1[ ... ]吴一辉 1,2
作者单位
摘要
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 中国科学院大学, 北京 100049
受激拉曼散射是相干拉曼散射中的一种, 其产生的信号在三阶非线性效应下得到了显著地增强, 且没有非共振背景的干扰, 光谱与自发拉曼光谱几乎完全一致。 因此, 基于受激拉曼散射的显微成像技术具有无标记、 高特异性、 非侵入等优点, 已成功运用在生物细胞成像中并取得了许多重大的成就。 受激拉曼信号与激发光的波长相同, 易受到激发光背景噪声的干扰, 为解决该难题, 常采用光学调制与相敏检测相结合的方法对其进行检测。 检测过程中, 调制深度对受激拉曼信号强度和信噪比有重要影响。 针对此, 基于相关理论深入分析了调制深度对受激拉曼信号强度及信噪比的影响。 同时考虑到在生物光谱成像等应用中, 细胞光损伤阈值对两束激发光功率之和的限制, 分析了不同调制深度下, 获取最大信号强度及最佳信噪比的激发光功率配置方法。 通过搭建受激拉曼实验系统, 以二甲基亚砜为研究对象, 进行实验验证。 研究结果表明, 在光损伤阈值的限制条件下进行受激拉曼损耗检测时, 同一调制深度下, 当泵浦光与斯托克斯光光功率比为1: 1时信号强度达到最强, 比值为1∶2时信号的信噪比达到最佳。 在泵浦光与斯托克斯光光功率比相同的条件下, 受激拉曼信号强度和信噪比均随调制深度的降低而降低且近似呈线性相关。 实验得到的二甲基亚砜受激拉曼光谱图也验证了在实际样品的光谱检测中, 调制深度越高得到的光谱信号越强, 信噪比越佳, 整体的光谱质量也越好。 该研究结果是对受激拉曼显微技术在信号调制与检测方面的完善, 可为受激拉曼光谱检测和细胞成像实验做出参考性指导。
相敏检测 受激拉曼散射 调制深度 信号强度 信噪比 最佳光功率比 Phase sensitive detection Stimulated Raman scattering Modulation depth Signal Intensity Signal-to-Noise ratio Optimum optical power ratio 
光谱学与光谱分析
2023, 43(4): 1068
作者单位
摘要
1 上海大学物理系,上海 200444
2 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室,上海 201800
应用纳秒脉冲激光烧蚀铝的动力学模型分析了激光诱导等离子体的演化过程。通过设置有无空腔的不同情况,研究和讨论了空间约束对等离子体和光谱信号的影响,并得到了等离子体演化过程中的电子温度和电子数密度。基于局域热平衡的假设,计算了铝在396.15 nm波长处的谱线强度。与无空腔条件下产生的等离子体相比,有空腔时等离子体的电子温度和电子数密度都明显提高。随着空腔宽度的增加,增强效果减弱,光谱信号强度先升后降,在空腔宽度为1.4 cm处获得最大值。建立了实验装置,实验结果与仿真结果吻合得较好,在同一宽度下得到了最大的信号强度值。模拟和实验结果提供了膨胀过程中等离子体空间和时间分布的数值信息,并解释了空腔存在对等离子体演化产生影响的机制。
光谱学 激光诱导击穿光谱 仿真分析 等离子体演化 空间约束 光谱信号强度 
光学学报
2023, 43(7): 0730001
魏芬 1,2,3,4吴怡 1,3,4,*徐世武 1,5
作者单位
摘要
1 福建师范大学光电与信息工程学院医学光电科学与技术教育部重点实验室,福建 福州 350007
2 福建农林大学金山学院,福建 福州 350002
3 福建师范大学光电与信息工程学院福建省光子技术重点实验室,福建 福州 350007
4 福建师范大学光电与信息工程学院福建省光电传感应用工程技术研究中心,福建 福州 350007
5 福建师范大学协和学院,福建 福州 350117
针对单个光电二极管接收器的倾斜问题和几何算法的不足,搭建了多光电二极管接收器的真实可见光定位场景,并采用基于接收信号强度的指纹定位技术及其常用的机器学习算法,实验研究了4种典型的机器学习算法的定位性能。结果发现:在二维定位时,K最近邻、极限学习机、随机森林和自适应增强的定位误差小于2 cm的概率分别为96.67%、48.57%、67.14%和15.24%;在三维定位时,K最近邻、极限学习机、随机森林和自适应增强的定位误差小于2 cm的概率分别为74.52%、38.81%、59.76%和6.43%。结果均表明,K最近邻的定位性能较佳。在此基础上,比较了发光二极管个数、光电二极管个数和发光二极管发射功率等因素对定位精度的影响。结果表明:发光二极管个数和光电二极管个数的增加均有效地降低了定位误差,发光二极管的发射功率为5 W时,已经实现了定位误差的收敛。该结果为发光二极管分布密度较低时可见光定位系统的设计提供新的理论支持与实际应用参考价值。
可见光定位 多光电二极管 接收信号强度指纹 机器学习 
激光与光电子学进展
2023, 60(7): 0723002
作者单位
摘要
大连海事大学 信息科学技术学院, 辽宁 大连 116026
为进一步提高动态目标室内可见光定位追踪系统性能, 提出了一种基于随机森林(RF)算法的室内可见光指纹定位方法。利用发光二极管(LED)的光强信号作为特征构建指纹数据库, 应用指纹库中的数据训练决策树, 引入RF算法进行初始定位, 再通过卡尔曼滤波对初始位置估计进行优化, 从而获得更准确的定位轨迹。仿真结果表明: 在5 m×5 m×3 m的室内场景下, 通过所提定位方法能获得大部分采样点误差分布在4 cm之内的定位效果; 此外, 通过与不同室内可见光定位算法的性能进行对比, 验证了所提算法的技术优势。
室内可见光定位 随机森林算法 指纹定位 卡尔曼滤波 接收信号强度 indoor visible light positioning, random forest al 
光通信技术
2023, 47(1): 1
作者单位
摘要
1 航天东方红卫星有限公司,北京 100094
2 北京邮电大学 世纪学院,北京 100086
3 北京邮电大学 信息与通信工程学院,北京 100086
文章针对可见光定位(VLP)系统提出了一种新颖的非线性摄像机辅助的接收信号强度(nCA-RSS)算法。nCA-RSS算法的基本思想是,同时利用摄像机和光电二极管(PD)分别捕获视觉和强度信息,实现高覆盖和高精度定位。首先,基于单视图几何理论,nCA-RSS算法利用视觉信息来估计可见光的入射角;然后,基于估计的入射角,nCA-RSS算法利用强度信息来确定接收器位置。由于使用了视觉信息,nCA-RSS算法对接收器方向不再限制。此外,基于Levenberg-Marquardt算法,nCA-RSS算法仅使用3个发光二极管(LED)即可实现三维(3D)定位。因此,与透视n点算法相比,nCA-RSS实现了更高的覆盖率。仿真结果表明,在80%以上的室内区域,无论接收器方向如何,nCA-RSS算法对于80%以上的样本可以实现约2.5 cm的定位精度。
可见光定位 接收信号强度算法 摄像机 Levenberg-Marquardt算法 VLP received signal strength camera Levenberg-Marquardt algorithm 
光通信研究
2022, 48(6): 39
作者单位
摘要
1 火箭军工程大学,西安 710025
2 上海航天技术研究院,上海 200233
3 西安交通大学,西安 710049
4 中国科学院西安光学精密机械研究所,西安 710119
将脉冲激光的空间展开与激光超声无损检测相结合,数值分析及实验研究了激光瞬态光栅作用于铝合金板的结构响应。数值分析了反射-吸收综合模型框架下表面粗糙度对吸收率的影响,进行了直径1 mm外型、脉冲宽度1 ns、单脉冲6 mJ输入下激光瞬态光栅激励过程的仿真,并开展了相同能量条件下束斑点光源、有限长度线光源的比对分析;数值分析结果表明,观测距离小于等于4 mm的范围内,瞬态光栅激发下峰值为点源激发的2~5倍,且结构表面能量密度约为点源模式的1%、线源模式的12.7%。开发了瞬态光栅模块并搭建了激发-检测实验系统,结合49.36 mm×49.80 mm×4.97 mm尺寸的铸铝平板进行了验证比对。实验结果表明,60 kHz高通滤波下噪声幅值约为1 nm,距离光栅中心位置2 mm处表面位移峰值的相对偏差最大值为8.91%、10 mm处信号时延对应的声表面波速度偏差为6.62%。
超声无损检测 激光激发 栅形空间调制 能量密度 信号强度 Ultrasonic nondestructive testing Laser excitation Grating spatial modulation Energy density Signal intensity 
光子学报
2022, 51(9): 0914001

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