受大气湍流影响的光学波前模拟

大气湍流对光学波前的影响可以用Ｚｅｒｎｉｋｅ模式分析，由于Ｚｅｒｎｉｋｅ模式并非统计独立，需要转而寻找一种称为Ｋａｒｈｕｎｅｎ－Ｌｏｅｖｅ（简称Ｋ－Ｌ）函数的系数，它们统计独立，而且可以展开为Ｚｅｒｎｉｋｅ多项式的形式。本文介绍的就是用Ｋ－Ｌ函数构造随机波前的原理和仿真构造尝试。     

两种滤波器在被动测距中的应用

精确测定目标信号到达不同水听器的时延差是被动测距声呐正常工作的基础.本文先是采用一阶线性递归滤波器对相关函数进行滤波,然后再用居于自适应噪声抵消器的参数估计器对所测的延时(测距)进行后置滤波和跟踪,取得了很好的效果.     

利用Zernike多项式对湍流波前进行波前重构

分析了利用Ｚｅｒｎｉｋｅ多项式进行波前重构时模式耦合与混淆产生的原因，以及模式耦合与混淆对受大气湍流影响的光学波前进行波前重构的精度和稳定性的影响。取除去平移的前６５项Ｚｅｒｎｉｋｅ多项式构造湍流波前。针对６１单元自适应光学系统的波前传感器子孔径布局进行仿真，通过比较Ｎｓ不同取值时的湍流波前重构精度和稳定性，得出了该条件下Ｎｓ的最佳取值。     

用Hartmann－Shack波前传感器测量大气湍流特征

建立了一个小型Ｈａｒｔｍａｎｎ－Ｓｈａｃｋ波前传感器来测量大气扰动特征。通过单子孔径的象移和许多间距不同的子孔径之间的象移差测得的到达角起伏的统计值来计算出Ｆｒｉｅｄ参数ｒ０。本文推导了采用不同孔径参数的实验结果，以及波前斜率的功率谱密度。     

图像去椒盐噪声滤波器的研究

在图像平滑过程中,如何滤除噪声同时保护图像的细节是一个研究热点.本文提出并设计一种将十字窗和叉形窗有机结合的多窗口自适应中值滤波器(MWMF滤波器),可根据窗口内图像自身的形状,自适应地选择十字窗和叉形窗.在比较多窗口自适应中值滤波和形态滤波这两种滤波器的优缺点之后,还提出并设计了非线性组合滤波器.实验表明该滤波器滤除椒盐噪声的效果优于单独使用中值滤波或形态学滤噪,在椒盐噪声概率超过0.2时优势尤为明显.     

大气湍流度对风力机翼型气动噪声的影响

随着风力机大型化,风力机叶片气动噪声的影响日益突出。来流风况的随机性对于风力机叶片气动噪声的模拟具有一定影响。采用蒙特卡洛方法,结合BPM翼型自噪声模型,以NACA 0012翼型为研究对象进行不确定性数值模拟,量化大气湍流度对翼型自身噪声特性的影响。研究结果表明,大气湍流度对高频噪声的影响明显高于低频噪声。当大气湍流度增加时,声压级标准差也逐渐增大。     

基于Volterra自适应滤波器的发动机运转噪声预测

摘 要：发动机运转噪声的预测对于减小发动机运转噪声干扰、提高发动机异响故障诊断正确率具有重要意义。基于相空间重构理论,采用三阶Volterra自适应滤波器,提出了两种分别采用双传感器、单传感器的发动机运转噪声建模与预测方法。所提方法有效利用了Volterra级数强大的非线性映射能力,充分考虑了发动机运转噪声内在的循环相关性、周期及相位信息等先验知识。试验结果表明,所提方法具有较好的鲁棒性,其精度可以满足实际应用要求。     

大气湍流随机相位屏的数值模拟和验证大气湍流随机相位屏的数值模拟和验证

本文使用傅立叶变换法对符合Kolmogorov谱的大气随机相位屏进行了数值模拟，采用三层随机相位屏叠加模拟大气湍流。通过比较模拟相位屏的相位结构函数和理论值的符合度对相位屏的统计特性进行了验证，利用长曝光传递函数和相位结构函数计算大气相干长度r0。结果表明，用傅立叶变换法模拟的随机相位屏是正确的，但相位结构函数存在明显的低频空间频率成分不足，采用三层随机相位屏叠加对相位结构函数和理论值的符合度有所改善，实际r0值比设计值偏大。     

头部关联传递函数线笥滤波器模型建构方法

以前的研究发现 ,人类是根据双耳时间差、双耳音强差、头部遮挡这 3个基本线索来确定声音方向的[1 ] 。其中 ,头部遮挡所引起的声音频谱变化是前后定位的关键线索[2 ] 。人的头部、上体、耳廓等都会对外来声音产生遮挡 ,不同部位遮挡效果相互作用后引起的声谱变化提供了声音高度及前后位置的编码 ,起到消除由于双耳线索消失而产生的“混淆锥”的作用[3] 。遮挡后的声谱变化不仅与外在声源的空间位置有关 ,而且作为听者头部、躯体、耳廓外在特征的函数而变化。听者头部、躯体、耳廓等人体部位形状特征对声波的这种调制传递作用可以用头部关联…     

M-ary pulse position modulation performance with adaptive optics corrections in atmospheric turbulence

ABSTRACT

The performance of M-ary pulse position modulated (PPM) optical wireless communication (OWC) systems in atmospheric weak turbulence medium is evaluated by using adaptive optics corrections. Piston, tilt, defocus and coma components of adaptive optics corrections are applied to the avalanche photodetector (APD) type of receiver and the results are obtained depending on various turbulence and receiver parameters. The lognormal channel distribution is used to model the weak atmospheric turbulence conditions. Adaptive optics correction increases the bit-error-rate (BER) performance of an OWC system operating in atmospheric turbulence conditions. Piston component yields the highest BER performance, followed by the tilt, defocus and coma adaptive optics correction components respectively.     

天文学自适应光学成像望远镜的模拟

为分析天文学自适应光学(AO)望远镜中AO系统的校正性能,利用Matlab仿真其成像过程。采用正交基为Zernike多项式的自相关法产生符合大气统计特性的大气相位屏,仿真平行光通过大气后的瞬时畸变波前相位;采用快速傅里叶变换仿真哈特曼-夏克波前传感器的成像光斑,根据实际成像与参考平面波成像的质心坐标之差,计算波前传感器子孔径内的平均波前斜率。模拟比较了1.2m望远镜两种AO系统布局的校正性能,结果表明,子孔径为正六边形AO系统的校正性能略优于子孔径为正方形AO系统的校正性能,两种AO系统的SR比(StrechlRatio)分别为0.872和0.859。     

一种基于Notch滤波器的恒定束宽波束形成技术

对于存在不同线谱成分的宽带信号而言,提取这些线谱成分进行恒定束宽波束形成,可以达到增强信号的目的。自适应陷波器(Notch滤波器)具有频率跟踪和相位估计的特性,基于此提出了一种自适应恒定束宽波束形成技术。对于基阵接收到的信号,以其各阵元之间的相位差为媒介,在Notch滤波器离线重构相移波束形成中提取"低频慢变化"的相位信息,对其进行补偿,使输出的重构信号具有"高频快变化"的相位信息,以此将不同频段的信号进行恒定束宽波束形成。以舰船辐射噪声为例,通过仿真和实验研究证实了该方法的有效性。     

A turbulence model based on principal components

Literature on turbulence is very wide, providing several models for the power spectral density function of the single-point turbulence components, for the two-point coherence function of the same turbulence component and for the single-point coherence function of different turbulence components. On the other hand, no suitable and simple model seems to be available for representing the two-point coherence function of different turbulence components, in particular of the longitudinal and vertical turbulence components, which would be useful for modelling buffeting actions on bridges. The Proper Orthogonal Decomposition provides efficient tools to formulate a new model of the turbulence field based on principal components. Furthermore, it suggests physical principles and defines mathematical rules to establish an appropriate model of the two-point coherence function of the longitudinal and vertical components, completing the statistical model of turbulence. Embedded in a Monte Carlo framework, this new representation can be used to simulate multi-dimensional and multi-variate random turbulence fields.     

多束部分相干光通过强湍流对光强闪烁的影响

在Rytov方差的基础上,利用Andrews的唯像闪烁模型,推导出部分相干光通过强大气湍流后其对数光强起伏方差的公式,并用此公式对部分相干光通过强湍流后给光强闪烁造成的影响进行了仿真。其结果表明,当光源的相干性变差,即变为部分相干光后,对数光强起伏方差变小;当采用多束部分相干光时,接收面上光强起伏方差得到明显改善,而且光束越多,改善越明显。     

基于晶体双折射的光学FIR滤波器设计

提出建立在晶体双折射基础上，由晶体延迟片堆组成的光学FIR（Finite Impulse Response)滤波器设计方法，用以实现任意形状光谱输出。从FIR信号理论出发，建立了光学FIR滤波器数学模型，并分析了它与FIR滤波器的映射关系。在给出“输出反向传递法”来完成其光学实现同时，还以G／M滤波器设计实例证明其优良的光谱特性及角度特性。     

基于自适应光学系统闭环数据的大气相干长度的计算

提出了一种计算大气相干长度(r0)的新方法。根据自适应光学系统的控制关系,由闭环数据复原得到开环数据,并计算出系统噪声。大气相干长度由去除系统噪声的开环数据得到。与传统的方法相比较,此方法不需要中断自适应光学系统的工作进行开环数据采集,保证了校正的连续性。而且,用此方法计算得到实时的r0,消除了系统噪声的影响。将此方法应用于61单元的自适应光学系统中,对实测大气相干长度进行了分析。     

大气湍流随机相位屏的数值模拟和验证

本文使用傅立叶变换法对符合Kolmogorov谱的大气随机相位屏进行了数值模拟,采用三层随机相位屏叠加模拟大气湍流.通过比较模拟相位屏的相位结构函数和理论值的符合度对相位屏的统计特性进行了验证,利用长曝光传递函数和相位结构函数计算大气相干长度r0.结果表明,用傅立叶变换法模拟的随机相位屏是正确的,但相位结构函数存在明显的低频空间频率成分不足,采用三层随机相位屏叠加对相位结构函数和理论值的符合度有所改善,实际r0值比设计值偏大.