恶劣环境下大气信道激光通信传输特性研究

针对大气激光通信在复杂环境下的衰减比较严重,已有的大气衰减模型存在计算误差大的问题,研究了激光大气传输效应,分析大气通信信道特性。根据雨雾共存环境特性,修正已有的大气衰减模型,给出适用于复杂环境下的大气衰减计算模型。利用大气衰减模型,仿真分析无线光通信系统的链路余量。结果表明,计算链路余量时,采用已有的计算模型误差较大,采用修正的计算模型误差较小。     

1.54 μm激光大气传输特性仿真计算研究

为了研究1.54μm激光在不同条件下的大气传输特性,利用Modtran模型进行仿真计算的方法,得到了1.54μm激光在大气分子、气溶胶粒子以及雨中的大气传输特性。结果表明:大气分子对1.54μm激光的传输影响很小,基本可忽略不计;不同类型的气溶胶对于1.54μm激光传输的衰减程度有很大差别,其中海洋环境较陆地环境衰减更为明显,且随着能见度的降低透过率也随之降低;雾对1.54μm激光的衰减及其严重,基本很难透过;雨天对1.54μm激光的衰减也很严重,衰减强度不及雾,但强于气溶胶,且随着降水强度的提高,透过率大幅降低。     

远场光束扩展对光斑瞄准偏差影响的实验

在远场大气环境下的激光瞄准过程中,大气湍流效应会造成光束的漂移和扩展,从而影响激光器的瞄准精度。本文基于修正的VonKarman湍流谱和部分相干光在湍流大气中的传输理论,设计了高斯光波经过大气湍流后的光场模拟软件,并在一定气象条件下,通过一种激光光轴瞄准偏差测试系统进行外场实验。该测试系统光束直径≤9mm,接收部分为120mm大口径光学镜头。研究了3km范围内强湍流条件下光束的传输特性;结合实验数据,分析了在湍流大气中远场光传播时波束扩展对激光瞄准精度的影响。基于文中研究结果设计的瞄准偏差补偿方案可提高系统在大气能见度10km范围内的瞄准精度。在激光传输距离3km,斜程仰角为0~45°时,激光光斑偏移计算误差≤0.1mrad。     

大气雨浓度与飞行迎角对发动机风扇影响的数值研究

民机在降雨环境下的起飞和爬升过程中，雨水和飞行迎角耦合形成的复杂进气畸变对发动机性能有着不可忽视的影响，探究降雨浓度和飞行迎角对发动机风扇性能的影响具有积极意义。以某小型高涵道比涡扇发动机为研究对象，基于两相流原理，利用数值模拟方法研究了不同飞行迎角和大气雨浓度对进气道、风扇级的影响。结果表明，在适航规定要求的大气雨浓度和飞行迎角的共同影响下，飞行迎角增大使得雨滴在风扇各通道内周向分布不均匀，受进气总压畸变影响的通道内雨滴数目减少，非畸变区通道内雨滴数目增加，且迎角越大，雨滴分布越不均匀。雨水没有明显增强受总压畸变影响通道内的流场畸变程度，而是主要恶化总压畸变影响较弱区域的风扇和出口导叶的性能。     

强湍流下并行中继自由空间光通信的中断分析

在大气强湍流条件下,对并行中继自由空间光通信系统的中断概率进行了研究.考虑大气衰减、大气湍流和指向误差对自由空间光通信系统传输性能的影响,建立了自由空间光通信系统的复合信道模型.基于此信道模型,推导了并行中继自由空间光通信系统端到端中断概率的解析表达式.最后,通过计算机仿真分析了发送功率、指向误差及通信距离对通信系统中断概率的影响.仿真结果表明,并行中继传输技术可以有效提高自由空间光通信系统的中断性能.此外,所推导中断概率的解析表达式可准确地评估并行中继自由空间光通信系统的传输性能,为未来自由空间光通信系统的设计提供理论依据.     

影响激光大气通信距离的诸因素分析

激光大气通信技术由于具有宽带大容量、低成本、无需频率许可等优点,近几年来作为一种新的宽带无线接入方式受到人们的广泛关注.激光大气通信距离受多种因素的制约,通常仅数公里.本文在建立激光大气通信系统数学模型的基础上,分析了激光束发散角、大气衰减、激光发射功率以及探测器灵敏度对通信距离的影响,结果显示较窄的光束发散角、较高的探测器灵敏度有利于通信距离的延长,而通过提高激光发射功率来延长通信距离的办法不可取,从而为系统设计提供参考依据.     

自适应光学技术在通信波段对大气湍流的校正

针对大气湍流引起的激光光强、相位和传输方向的随机变化对大气激光通信质量的影响,开展了用自适应光学(AO)技术校正大气湍流影响的研究。定量分析了自适应光学技术在通信波段校正大气湍流的效果。利用中国科学院光电技术研究所研制的安装在云南丽江高美谷观测站的1.8m望远镜和127单元AO系统,在1 550nm通信波段对不同高度角的恒星进行了大气湍流校正实验。通过采集校正后的恒星图像,分析了校正后的斯特勒尔比,同时记录下当时的大气相干长度,由此得到了在不同大气湍流条件下的校正效果。实验表明,当大气湍流强度D/r0(1 550nm)小于6.5时,校正后的波面RMS值可以小于1rad,即在中弱大气湍流条件下,该AO系统可以有效地对大气湍流进行校正。     

ZigBee无线通信方案在多自由度机械手控制系统中的应用研究

针对LAMOST望远镜拆装机械手的自由度多、运动复杂且工作空间狭小,不便于使用传统的线缆通信实现该机械手控制的问题,对基于ZigBee的无线通信的控制系统进行了研究,并设计了相应的通信系统。对通信系统的通信误码率对通信成功率的影响、系统对时延的要求和距离与遮挡对稳定性的影响等问题进行了归纳分析;提出了采用应答和错误重发机制来提高系统通信成功率;采用CSMA-CA介入和时分多址接入结合满足了通信系统不同的通信方向对时延的要求;采用作为协调器的中心节点对消息进行路由以避免通信距离过大而导致的信号衰减,并将其置于空中防遮挡来保证通信的稳定性的方案;利用串口助手对该系统进行了通信成功率、通信稳定性和时延等方面的测试。测试结果表明:该通信系统工作稳定、可靠性高,通讯成功率达到了99.99%,且节点间的通信时延不到100 ms。     

湍流环境中光纤耦合效率的提高

在空间激光通信应用中,空间光与单模光纤的耦合效率是影响通信系统性能的重要因素。考虑大气湍流会降低激光与光纤的耦合效率,本文从湍流强度与光学系统分辨率之间的关系出发,研究了大气湍流对光纤耦合效率的影响,导出了接收口径、系统焦距、入射光波长、接收光纤半径、大气相干长度等与单模光纤耦合效率之间的关系。提出了两种在湍流环境中提高光纤耦合效率的方法。方法一是在外界湍流强度发生变化时,通过改变耦合系统焦距,使耦合效率保持在较高值;方法二则是采用锥状光纤接收来提高耦合效率。最后对提出的方法进行了分析、仿真和室外耦合效率测试,验证了所提出的改善耦合效率方法的有效性。     

激光主动成像系统信噪比模型的研究

为衡量激光主动成像系统的性能,根据主动成像系统的成像过程,通过分析目标与背景的辐射特性、大气的后向散射特性,距离选通特性以及激光发射器和接收器的性能,建立了激光主动成像系统的信噪比模型。并利用工作波长为0.532μm的固体激光器,ICCD相机,以及基于CPLD技术设计的距离选通同步控制板,开展了距离选通激光主动成像实验,通过实验结果分析,验证信噪比模型的正确性。     

制造企业系统的一个集成化参考模型

提出当前用面向对象建模方法对制造企业进行建模活动中存在的问题,提出一种新的面向对象建模方法,该方法基本能克服现存问题,并用该方法为制造企业系统建立了一个参考模型。该模型覆盖了工厂管理中的经营操作与制订决策的过程。     

并行环境下基于层次与特征技术的设备资源模型研究

将层次建模技术及特征建模技术有机地结合起来,对设备资源数据进行了分析与抽象,并应用面向对象技术,提出了设备资源特征的面向对象表达策略,建立了设备资源的层次模型和特征模型,为不同应用环境提供了不同层次的设备资源信息。     

PDM中过程管理模型研究

阐述过程管理的内容、过程建模的重要性 ,分析基于消息的模型、工作流模型和对象生命周期模型三种传统的过程建模方法 ,提出在动态业务过程中生命周期模型与工作流模型集成的过程建模方法 ,并用实例分析其在PDM系统过程建模中的应用。     

注塑成形CAE系统分析模型研究

目前共有4种分析模型应用于注塑成形CAE系统:1维分析模型;2·5维中面分析模型;2·5维双面网格分析模型;3维实体分析模型。详细讨论了2·5维中面分析模型,2·5维双面网格分析模型和3维实体分析模型3种分析模型的优缺点,并通过理论分析和实例模拟结果的比较,研究了不同分析模型对注塑分析结果的影响,提出了在使用CAE系统中选择分析模型的规则。     

基于模型构件的企业模型体系与建模技术

探讨了企业模型体系及其建模方法这一支持企业集成的共性技术,首先从企业模型体概念出,分析其结构特征及内部单元间的关系;继而在划分企业行为层次的基础上,提出了可重用的模型构件概念;以模构件为基础,以行业参考模型为支持的企业建模方法,由形成参考模型、客户企业模型这制和开发设计与实施三部分构成。     

星载嵌入式软件测试过程模型的研究

与普通软件相比,星载嵌入式软件对软件的可靠性有更严格的要求。而软件测试过程模型是指导我们按照科学的流程和方法测试,提高软件可靠性的必要手段。本文在W模型和X模型的基础上,针对星载嵌入式软件的特点,给出一种适用于星载嵌入式软件的测试过程模型——蝴蝶模型。该模型不仅完整体现了对整个开发活动的测试,而且支持迭代及变更,尤其适用于星载嵌入式软件的研制需要经历多个周期的特点,为星载嵌入式软件高效的研制和满足高可靠性要求提供了有力的支持。     

支持企业资源计划快速开发的计算无关层全局模型建模

针对目前企业资源计划系统灵活性较差、定制开发实施周期漫长且成本较高的问题,应用模型驱动架构的相关技术和思想,研究了模型驱动的企业资源规划系统快速开发模式.为了优化并快速建立企业业务模型,面向该模式提出了全局模型的概念,由此建立了包括全局模型和业务模型的计算无关层模型结构.在此基础上,重点研究了面向企业资源规划系统快速开发过程的全局模型建模方法.将全局模型分为全局业务分析模型及全局业务模型,并构造成为按层次分解的模型结构,建立了它们的基本模型,定义了基本模型中的元素.最后通过全局业务分析模型和全局业务模型的图形化建模实例验证了上述建模理论的可行性和实用性.     

产品全生命周期信息模型研究

为了建立完整、可重用、高度一致的产品全生命周期信息模型,提出了一种产品全生命周期模型的体系框架。该框架由面向产品生命周期的过程模型、扩展企业资源模型和产品信息模型组成。重点对组成产品生命周期的需求分析阶段、概念设计阶段、工程设计阶段、产品制造阶段及产品支持服务阶段各模型的组成、表达及其各阶段模型的演化过程进行了研究。在此基础上,提出了基于应用层、服务层和数据层的3层信息体系结构的产品全生命周期信息集成框架,支持网络环境中产品数据分布式互操作。     

基于智能 CAD 系统的产品建模方法

研究了基于智能ＣＡＤ系统自顶向下的产品建模方法,以胶印机凸轮连杆机构为例,以变量设计技术为基础,建立了该机构的概念模型、装配模型和零件模型。不仅实现了运动仿真、结构仿真和工作点运动规律的输出,而且,通过模型与变量、变量与变量之间的关联,建立了它们之间的设计参数双向传递机制,实现了三种模型的联动设计,为并行设计创造了条件。     

eEPC模型转换为工作流模型研究

在比较eEPC模型与工作流模型建模原理的基础上，讨论了如何将eEPC模型转换为工作流模型。