激光语音检测系统反正切补偿算法

通过理论分析激光语音检测系统,提出一种引入参数估计误差的反正切解调补偿算法,并建立了系统总谐波失真与关键参数及其误差的定量数学关系式。文中用总谐波失真（THD）和无杂散动态范围（SFDR）分别表征系统微振动信号解调效果和可以与大干扰信号（阻塞信号）相区别的最小信号值。实现了非接触、远距离、高灵敏度的微振动信号检测。通过实验和仿真均验证了反正切补偿算法的可行性。实验结果表明:该系统可以检测音频范围内的微弱振动,在现有光学硬件平台基础上,利用文中提出的反正切补偿算法,能在35 m范围内较好地还原语音信号。     

基于可调谐激光器的光纤光栅波长解调系统误差分析与补偿

基于可调谐激光器的光纤(Bragg)光栅(FBG)波长解 调系统性能受激光器控制电路、调制参数以及光电探测器(PD)性 能、弱信号采集与放大电路等诸多因素的影响,着重研究了可调谐激光器调制参数中扫描频 率对光栅波长 解调系统的影响,发现波长解调误差随扫描频率的不同而呈现一定的规律,对波长解调误 差与激光器的 扫描频率进行了拟合。将拟合结果植入解调程序中,对激光器当前扫描频率下的解调波长进 行实时误差补 偿,并实验验证了误差补偿后的效果。结果表明,进行误差补偿后系统最大波长解调误差比 之前减小6.0 倍,其中由激光器扫描频率不同导致的波长解调误差和均方差(SD)分别比补偿之前减小2.2倍。最 终 使得基于可调谐激光器的FBG波长解调系统整体波长解调误差控制在1.38pm以内,有效地满足了高 速FBG系统对解调波长准确性和稳定性的要求,适用于高频动态信号的解调。     

基于结构信息提取的图像质量评价

结构相似性理论是一种关于图像质量评价的新思想.与自底向上地模拟人眼视觉系统(HVS)低阶的组成结构不同,结构相似性理论自顶向下地模拟HVS的整体功能.作为结构相似性理论的一个实现,结构相似度(SSIM)指数有着简单高效的优点,但SSIM在交叉失真类型和失真严重时的准确性不够好.本文将结构信息重新解释为图像中能量足够大的中高频成分,从新的角度将SSIM理解为一种更好的局部误差度量方式.提出一种基于结构信息提取(SIExt)的图像质量评价方法,将图像中的结构信息分离出来给予较大的权重,并用SSIM作为误差度量估计局部失真.实验结果表明,SIExt比PSNR和SSIM等方法有更好的准确性.     

一种FSK反正切差分解调方法

针对频移键控在通信系统应用中其调制解调技术在一定程度上直接影响通信系统的性能,提出了一种FSK数字解调方法,称作反正切差分解调.该方法基于正交反正切算法,正交信号直接相除消除了幅度调制成分.新的方法适用于窄带和宽带的FSK信号并适合于数字接收机.仿真结果表明,该技术能有效解调FSK信号,并适合于多种制式的FSK信号.     

一种新颖的双边缘滤波光纤布拉格光栅解调技术

设计了一种基于机械感生长周期光纤光栅(MI-LPG)的双边缘滤波光纤布拉格光栅(FBG)传感解调方案。采用不同写制参数制作了谐振边带对称交迭,谐振峰值和带宽相同的两个MI-LPG作为滤波器,利用反射FBG信号通过不同光谱特性的滤波器时输出不同光强的比值对数算法确定被测波长。实验表明,本解调方法能够精确、稳定地实现FBG传感信号的解调,动态范围可达5 nm,解调系统线性拟合计算值和光谱仪所测波长值的均方差为6 pm,线性度好,精度高。     

基于SSIM的HEVC帧内编码率失真优化

率失真优化(RDO)是视频编码压缩中的关键技术之 一。传统的率失真优 化技术使用误差平方和(SSE)或绝对差和(SAD)度量失真, 不能获得较好的视觉感知质量。本文针对新一代视频编码标准高效视频编码(H EVC)帧内编码RDO,提出了一种基于结构相似度(SSIM)度量失真的 RDO方法。首先,根据HEVC编码树形单元(CTU)结构设计了基于SSIM的失真计算方法; 然后,提出了一种基于量化器推导的码率-量化步长(R-Δ)模型和一种基于统计分析的失 真 -量化参数(DSSIM-QP)模型,用于求取拉格朗日乘数;最终,使用多QP优化方法求 取模 型参数。实验表明,相对于HEVC 传统的RDO,针对全I帧(即所有帧都为帧内编码)固定QP编码和多QP优化编 码,在相同的SSIM条 件下,码率分别平均降低8.4%和13.9%左右,同时编码复杂度分别平均增加约3%和2%。     

空间扫描型多通道光纤F-P解调系统中LED光功率自适应方法

针对空间扫描型多通道光纤Fabry-Perot(F-P)解调系统中LED输出光功率变化及通道间光 功率损 耗差异引起解调系统信噪比(SNR)下降进而影响解调精度的 现象,提出一种基于差分滤波法评价SNR水平的快速LED 输出光功率自适应调节方法,通过模拟调光方式使低相干干涉信号维持较高的 SNR水平。搭建四通道光 纤F-P压力解调系统进行实验研究,结果表明,本文方法可在0.36s 之内恢复链路损耗突变造成的SNR波 动;在5～150kPa压力范围内,最大压力解调误差为0. 038kPa,解调精度优于0.03%(F.S.)(F.S.表示全量 程), 与以往固定光源功率方法相比,精度提高2.28倍以上;在102kPa下采用本文方法调节后的各通道SNR均优 于 26.5dB,有效提高了光功率变化情况下光纤F-P系统 SNR及解调精度的稳定性。     

基于相位生成载波解调的光纤FP传声器的研究

本文针对基于相位生成载波解调的光纤法布里-珀罗(Fabry-Perot,FP)传声器展开了研究。经过反正切函数,提取传声器的相位信息,降低了激光器对信号的影响,实现了声信号的还原。通过采用数字化归一化参数实时估计方法和相位累加算法,分别减小了信号对相位调制深度的依赖性和消除反正切函数对信号幅度的限制。在实验中,通过采用对比法,测试了基于相位载波生成解调的光纤FP传声器的性能。实验结果表明,基于相位载波生成解调的光纤FP传声器的灵敏度可达273m V/Pa@1k Hz,其频率响应为50Hz^5k Hz@±3d B。本文的研究能够很好的应用于语音通讯和声探测等领域。     

基于可调谐激光器的光纤光栅高速解调的时延误差补偿方法

基于可调谐激光器的光纤光栅(fiber Bragg grating, FBG)解调仪用于FBG传感器的远距离、高速测量时,光传输时延会导致显著的波长解调误差。本文设计了一种补偿光传输时延导致的FBG解调误差的方法,可调谐激光器在工作光频率范围内进行高线性度的正向、反向扫描,利用正向、反向扫描过程中的光电探测信号的FBG反射峰差异,对光传输时延导致的波长解调误差进行补偿。试验结果表明,在50 kHz解调频率和100 m连接光纤长度条件下,将光传输时延导致的波长解调误差由2 nm降低到小于10pm。     

基于FPGA的实时光OFDM发射机的研究

基于Xilinx现场可编程门阵列(FPGA)实时产生正交频分复用(OFDM)信号,其中包括伪随机二进制序列发生器(PRBS)实现、完全并行运算反傅里叶变换(IFFT)技术的应用以及数模转换(DAC)接口电路的设计等,OFDM电信号解调后的星座图具有较好的收敛性,相应的误差矢量幅度(EVM)为4.42%。当发射机与接收端存在采样频率偏差时,各子载数据产生不同的相位旋转,系统误比特率(BER)显著升高,采样频率同步后系统性能得到明显改善。通过搭建强度调制直接检测光OFDM(O-OFDM)实验系统,传输200km标准单模光纤(SSMF)后,在接收端对O-OFDM信号进行了离线处理,与背靠背(BTB)传输相比,光功率代价小于0.6dB,实验结果表明,所设计的O-OFDM发射机具有较好的性能。     

抑制光纤检波器系统光强波动影响的解调方法

基于海上油藏勘探领域的光纤检波器光电复合空分阵列系统,通过两路PGC 干涉检波信号相除以构造非线性函数,提出了一种采用查找表实现该非线性函数解调的新方法。相比传统的两路PGC 干涉检波信号线性组合的反正切解调方法,构造非线性函数解调新方案不仅可以补偿生成载波时直接调制DFB 光源带来的高频光强波动干扰,也可以抑制其他因素造成的光强随机波动给采用定常系统参数解调带来的影响。实验结果表明:内调制DFB 激光器,采用非线性函数解调方案比线性组合方案在谐波抑制方面优势明显,两者HSR 平均值相差达26.37 dB;当系统光强降低50%,非线性函数解调方案的结果HSR 平均值优于线性组合方案得到的结果,两者相差达17.53 dB。     

基于正交解调算法的三维轮廓术的误差因素分析

发现基于正交解调算法的三维（3－D）轮廓术存在的三种主要误差，激光干涉仪的激光散斑造成的误差；正交解调算法中混频频率所引入的误差，结构光中余弦条纹形变造成的误差，对3种误差进行了实验及理论分析，给出了最终的修正结果。     

基于TPC码的TPC-PPM编码调制及其在湍流下的仿真分析

针对大气光通信脉冲位置调制(PPM)调制方式与普通纠错编码结合有效性差的问题,在分析大气无线光通信信道特性和PPM符号形式的基础上,提出了具有良好抗衰落性能和高功率利用率的Turbo乘积码(TPC)-PPM编码调制机制.研究了该机制下比特交织离散连续错误能力,并导出了适合软输入输出(SISO)迭代译码的PPM软解调置信...     

闭环光纤陀螺方波调制失真的影响与消除

数字闭环光纤陀螺仪测量角速度时,采用方波调制引起的各种失真会对输出结果产生影响。基于傅里叶级数建立包含失真噪声的闭环光纤陀螺方波调制、解调信号模型,对各种调制失真引起的输出误差进行了仿真分析,并提出一种双极型归零脉冲方波解调方法,用于消除方波调制闭环光纤陀螺仪的输出信号误差。仿真结果表明:采用常规方波解调时,调制信号的相位失真、方波脉宽失真、谐波失真以及梳状噪声脉冲对光纤陀螺仪输出有很大影响,测量角速度相对误差可达1%量级。采用双极型归零脉冲方波解调时,上述调制失真的影响都得到有效的减小,陀螺仪测量角速度相对误差只有0.1%量级,降低了一个数量级,说明文中提出的双极型归零脉冲方波解调方法对提高闭环陀螺的测量精度和稳定性有重要意义。     

高速度高精度光纤布拉格光栅解调的寻峰算法研究

为实现高速度、高精度的光纤光栅传感解调,提出了一种基于状态机的自适应半峰检测寻峰算法。算法通过对FBG反射波形的实时跟踪确定波形数据,通过对波形数据的统计分析得到寻峰阈值,通过校验与补偿精确得到峰值位置。实验测试表明,对于2kHz的解调速度,解调分辨率达到1pm,静态噪声在±2pm以内,长时间测试的稳定性误差在2pm以内,系统动态范围在0～-30db,光功率衰减导致的稳定性误差在4pm以内。这表明,本算法从速度、精度、抗干扰性、稳定性等方面都能够满足高速解调的需要。     

基于相对平均误差的高分辨距离像目标识别算法

相似度计算是基于模板匹配的高分辨距离像自动目标识别研究中的核心问题之一。该文从误差计算方法和相似度测量准则两方面对相似度计算方法的选取进行了深入的讨论,提出一种基于相对平均误差的相似度计算方法。实验结果证明,与目前普遍使用的基于绝对均方误差的模板匹配方法相比,基于相对平均误差的模板匹配方法具有更强的目标识别能力、更好的识别鲁棒性,以及在模板角域增大、模板数量明显降低的情况下,仍具备较高的识别能力,为工程上处理高识别率与低模板数量之间的矛盾问题提供了一种有效的解决方法。     

光纤Bragg光栅传感系统性能蜕化的研究

为了解决光纤Bragg光栅(FBG)传感器性能蜕化对复用解调结果的影响,从FBG传感器的基本原理及链路出发,分析了FBG自身的光谱蜕化以及光纤链路和光源蜕化对解调结果的影响,提出了利用自适应解调阈值的解决方法,通过模拟仿真以及实验研究证实了相关理论的正确性与方法的可行性,将FBG传感器系统的出错率由原来的10.31%降低为0.63%,极大地提高了应变测量结果的准确性。     

基于DFB激光器解调技术的光学电流互感器

针对交流电流的测量,提出了一种基于分布式反馈（DFH）激光器解调技术的光学电流互感器（0CT）。OCT的传感部分运用光纤Bragg光栅（FBG）和超磁致伸缩材料（GIⅢ①作为传感器探头,同时应用DFB激光器对FBG进行解凋,实现交流电流的测量。对于这种新型的OCT进行了理论分析和实验研究,实验测得系统传感灵敏度可达到1...