三维超声风速仪测量近地面湍流谱及C2n的初步研究

采用2011年1月在合肥地区复杂下垫面上使用超声风速计测得的风速三分量和温度分湍流实验观测数据,计算分析了合肥地区冬季的不同稳定度条件下的湍流谱特征.并和其他实验进行对比,得到了湍流特征量在不同稳定度下能量谱的曲线拟合公式以及谱峰的位置变化情况,温度谱尾部上翘的现象.另外,比对了超声风速计和温度脉动仪(即单点和双点温度测量法)测得的C2n,发现二者符合较好.     

大气对自由空间光通信的影响机理及改善方法

大气效应对通信链路的影响限制了自由空间光通信技术的应用,研究其影响机理和改善方法有利于降低光通信链路的误码率,提升通信速率及距离.总结了大气对自由空间光通信的影响机理,指出了不同大气效应对光通信的影响形式,其中包括光强衰减、脉冲展宽、光强起伏和闪烁、光束漂移、光束扩展、相位起伏等.综述了现有的大气影响改善方法,主要包括大孔径接收、多波长传输、多光束传输、部分相干光传输、自适应光学等技术,并简述了进一步开展工作的方向.     

基于LDPC码和MIMO的无线光通信系统性能

针对大气湍流严重影响无线光通信系统性能的问题,研究了基于低密度奇偶校验(LDPC)码和多输入多输出(MIMO)无线光通信系统性能,给出了基于LDPC码的空时编码MIMO(ST MIMO)和重复编码MIMO(rep MIMO)系统的解码算法,最后在对数正态模型和K分布模型下进行了仿真分析。仿真结果表明rep MIMO系统性能优于ST MIMO和单输入单输出(SISO)系统,ST MIMO在强湍流情况下性能明显优于SISO系统,基于LDPC码的ST MIMO和rep MIMO能取得10 dB以上的编码增益,并且编码增益随着湍流强度的增大而增加,基于LDPC码和rep MIMO的无线光通信系统差错性能更加优异,可以有效提高系统抗干扰能力。     

微温脉动仪系统的研究

为评价云南天文台抚仙湖太阳望远镜的圆顶视宁度,研制了一种能测量常温、微温脉动的仪器。在天文建筑物附近安放两个微温传感器,可以测量影响天文观测的湍流强度的分布情况。介绍了微温脉动仪器的工作原理,硬件设计,软件设计以及仪器的测试。测试结果表明,该微温测量结果达到了多个传感器响应时间快与同步测量要求,并且微温脉动测量达到约0.01℃的分辨率,常温测量达到0.1℃精度。     

空间激光通信探测器阵列接收合并技术

大气湍流、吸收和散射等因素引起的光强闪烁严重影响了空间激光通信系统的效率,导致激光束能量衰减、信噪比下降,探测器阵列分集接收技术能有效克服这种影响.主要研究了探测阵列分集接收的三种合并方式,即选择式合并、等增益合并和最大比合并.分析对比了三种合并方式在提高功率增益和信噪比方面异同点.在相同大气湍流和中断概率条件下,最大比值合并对信号改善最为明显,等增益合并次之,选择式合并在分集接收中对信号改善最小.当两路分集接收时,最大比合并相对于无分集时信噪比改善因子提高了100％,等增益合并提高了78.5％,选择式合并提高了50％.最大比合并实现复杂,选择式合并实现相对容易,可根据实际工程性能要求,选择合适的合并方式.     

湍流大气中高斯光束波前刃位错

在Rytov近似下 ,通过引入统计平均位错的概念研究了高斯光束通过近地面湍流大气传播时波前刃位错位置与湍流大气强度和传播距离等参数的关系。分别在远大于和远小于光波位相起伏周期的两种情况下 ,研究并得出了波前刃位错位置的湍流系综统计平均理论关系     

基于TPC的大气无线光通信差错性能分析

为克服大气湍流引起的随机和深度衰落影响,将Turbo乘积码(TPC)引入无线光通信系统中.在构建大气无线光系统模型基础上,分析了TPC的抗突发错误能力,推导了弱湍流和高斯级联信道下接收信号的置信度度量计算方法,并对TPC编码前后大气无线光通信系统差错性能及不同参数的影响进行分析.结果表明,TPC可以有效补偿大气信道中的...     

基于垂直载荷因子的增强型湍流检测方法仿真

大气湍流的存在严重影响航空安全。美国航空无线电技术委员会新修订的机载气象雷达最低性能标准DO-220A 增加了湍流检测的规范,要求检测量需考虑飞机特性的影响。基于该标准,研究了一种基于垂直载荷因子的湍流检测方法,并进行了仿真分析。首先,量化了飞机特性的影响,并同时考虑湍流谱宽,估计得出垂直载荷因子;其次,针对湍流检测门限,利用贝叶斯准则推导得出了基于统计特性的阈值确定准则。仿真分析验证表明:设计的增强型湍流检测方法能够满足DO-220A的要求,且能更准确地评估湍流对飞行的危害,对DO-220A 提出的增强型湍流检测规范具有重要的研究意义。     

基于随机并行梯度下降算法的湍流像差校正仿真

随机并行梯度下降(SPGD)算法可不依赖波前探测直接优化系统性能指标来校正畸变波前.建立了基于随机并行梯度下降算法控制的61单元湍流校正仿真模型,实现了通过该算法控制倾斜镜和变形镜对湍流引起的像差的校正.结果发现,该算法能够找到补偿湍流像差所需的倾斜镜和变形镜的最优面形.采用SPGD算法控制,倾斜镜校正后,远场光斑质心...     

基于CL-IPPM的单光源逆向调制自由空间光通信系统

在单光源逆向调制(modulating retro-reflecto r,MRR)自由空间光通信(free-space optical,FSO)系统中,光收发端在接收MRR 端上行 再调制信号时,会受到自身下行信号的串扰,导致系统误码率性能恶化。本文提出采用组合 逻辑(combinatorial logic,CL)反向脉位调制(inverse pulse position modulation,IP PM)方案来消除下行信号对上行再调制信号的串扰,进而降低单光源MRR FSO通信系统误码 率。本项研究设计了基于CL-IPPM的单光 源MRR FSO通信实验装置,进行了仿真及全双工通信实验。实验结果表明,使用CL-IPPM 方案的单光源MRR FSO系统增益约5dB。同时,光收发端和MRR端均采用IPPM时, CL-IPPM方案可获得较好的误码率性能。此外,本文利用微角锥棱镜阵列的伪相位共轭特 性来提升该系统的鲁棒性,将CL-IPPM方案与微角锥棱镜阵列结合应用于单光源MRR FSO 通信系统,可实现弱/中湍流强度下误码率为10－3以下的全双 工通信。