国产新型散射通信车——访中国电子科技集团第五十四研究所微散部总体室高级工程师冯西

在2009年举行的国庆六十周年盛大阅兵式上,通信兵方队出现了一款之前从未在公众面前亮相的车载机动式散射通信车,它独特的外形和与众不同的通信原理令人耳目一新。时隔半年之久,在2010年第七届北京国防电子展上,中国电子科技集团第五十四研究所展出了该散射通信车的模型,本刊记者有幸在现场采访了该所高级工程师冯西女士,请她来对散射通信车这一看上去非常新奇的电子通信装备做详细的科普讲解。     

基于SVM和能量最小化的PolSAR图像分类方法

极化合成孔径雷达(PolSAR)采用全极化的工作方式可以获取地物的多种特征,利用这些特征对地物进行分类是PolSAR图像的重要应用方向。不同的特征和分类器对分类精度有着较大的影响。提出了一种基于支持向量机(SVM)和能量最小化(EM)的极化SAR图像地物分类方法。该方法选择基于6种散射模型的分解方法(6SD)所得的6部分散射能量、总散射能量span和3个极化相干矩阵旋转域角参数作为SVM的输入,得到图像分类结果,并使用基于图割的能量最小化算法α-expansion对分类结果进行优化。最后使用AIRSAR系统获得的Flevoland地区的数据进行实验,结果表明所提算法可以提高总体分类精度,总体分类精度为95.6%,高于其他方法的92.3%。所提算法可以较大幅度地提高散射机理明显的区域,如建筑、森林、水域、草地等区域的分类精度。另外,结合EM优化结果可以提高所有种类的分类精度,其中在苜蓿、小麦1、小麦2、裸地、草地、油菜籽等区域的分类精度可提高1%以上。     

求解多尺度目标电磁散射的积分方程快速算法

建立了大尺度分层粗糙面散射物理模型, 基于Kirchhoff近似、几何光学和射线追踪方法, 推导给出粗糙面散射场的计算公式, 提出了一种快速模拟机载正下视合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)探测冰川回波的数值仿真方法, 以帮助分析实测数据.对SAR系统设计、雷达回波信号处理算法研究都有很大帮助, 可以应用到星体地下结构探测回波的模拟.理论公式及数值仿真结果验证了此数值仿真方法的正确性.在不同的仿真场景和雷达系统参数下, 数值仿真模拟了冰川散射回波, 定量分析了冰层表面粗糙度、次表面粗糙度、山体倾斜度、雷达系统参数等对天底区域和非天底区域散射回波的影响.本文的仿真方法可以快速计算任意大尺度特定地形所对应的雷达探测仪回波数据.     

Hulthén势散射态的解析解

对改良的Manning-Rosen势的径向薛定谔方程任意l波散射态进行解析求解,得到按“K/2π标度”的相移公式和归一化的超几何函数表示的径向波函数。通过对散射振幅在极点解析性质的研究得到束缚态能级, 而特征值的数值结果与先前结果的比较进一步验证了本文结果的精确性。     

用于声波调控的五模式超材料

五模式超材料由于具有各向异性的弹性模量,在声波调控和声隐身方面有重要的潜在应用,因此受到了国内外的广泛关注。本文从五模式超材料的基本概念出发,对布拉格散射型五模式超材料的声学性质、弹性及力学性质的研究进展进行详细介绍,进一步介绍了我们所研究的局域共振型五模式超材料的声学和弹性性质,并对五模式超材料的数值计算方法、加工制备和测试技术进行详细介绍。另外还对五模式超材料的目前尚未解决的科学及工程问题进行分析讨论。受到结构调控的局域共振型五模式超材料兼具各向异性弹性模量和局域共振型声子晶体低频完全声子禁带的特性,为低频声波减振降噪及低频声隐身带来新的设计思路。

     

光纤偏振器件与组件的分布式串音测量研究进展

偏振串音是指光纤偏振器件与组件中两个正交偏振传输模式之间在微扰点发生的能量相互耦合的现象,而沿传输方向串音的连续分布既能够直接反映其光学偏振性能,如起偏、椭偏、消偏等特性,也能间接反映其制备工艺和外部环境状态,如连接与固定处的应力和应变、温度状态等。因此,偏振串音是光纤偏振器件与组件的固有性能和环境影响的综合体现,有望发展成为在线测试、诊断评价光纤偏振器件与组件性能的通用特征参量。基于白光干涉原理的光学相干域偏振测量(OCDP)技术是实现分布式偏振串音检测的最优方法,它利用扫描式白光干涉仪实现不同偏振模式间的干涉,对分布式串音发生的空间位置及幅值强度进行精确测量,具有超高灵敏度、超大动态范围、超长测量长度等优点。本文以光纤偏振器件与组件——保偏光纤环和多功能集成光学调制器作为分布式偏振串音精确测量与应用的范例,介绍了基于OCDP技术的分布式串音测试原理,回顾了测量误差的来源及相应的抑制方法,如由测试光路的参数非理想引入的静态误差以及由测试环境变化引入的动态误差,展示了不同环境温度下光纤偏振器件与组件的精确测试结果。最后,结合光纤偏振器件与组件复杂多变的工作环境,对分布式串音测量方法的发展进行了展望。

     

弹性波能量集中器散射效应的FRFT分析

由于弹性波传播动力学方程较复杂,若通过材料参数设计控制弹性波的传播路径,难以获得准确的设计结果。通常在对弹性波材料进行设计时,需要根据实际情况(如高频条件),对动力学方程进行简化或者近似才可以设计出基于弹性波的相应器件。由于这种设计方法的阻抗匹配和介质材料的无损要求难以满足,使得在设计弹性波传播器件过程中出现散射现象,而且往往散射的波形还是频变的信号,因此,在评价弹性波器件设计优劣时,散射现象的大小标志着设计效果的好坏,成为评价设计的手段和工具。但是,散射现象往往仅根据肉眼观察,难以准确地描述,无法给出定量的结果进行说明。为此,本文提出的分数阶Fourier变换(FRFT)对频变信号具有良好的聚焦特性,可利用频率变化的调频率,定量描述散射效应的大小,给出弹性波传播控制散射效应的一种定量的描述方法,降低散射程度认知的盲目性,为简化材料介质参数的设计提供依据。     

1.8 m太阳望远镜偏振标定单元设计

中国1.8 m太阳望远镜(Chinese large solar telescope, CLST)致力于对太阳偏振的高精度及高灵敏度测量。然而其系统本身会引入仪器偏振, 并且在望远镜运行的过程中, 仪器偏振会随其指向的变化而变化。这就降低了系统的测量精度。因此, 需要一个偏振标定单元对其仪器偏振进行标定。为此, 本文对偏振标定的原理和方法进行了研究, 并且给出了针对CLST的偏振标定单元设计方案。     

湿度对煤尘浓度测量精度的影响实验及其补偿措施

为了探索环境湿度对煤尘浓度测量精度的影响,在分析激光散射法、β射线法和电荷感应法这3种主要测尘方法原理的基础上,在不同湿度条件下开展了煤尘浓度测量及其误差的实验分析,并指出了各自的补偿方法。煤尘浓度测量实验结果表明：当相对湿度为50%时,3种测尘方法的误差均小于7%;当相对湿度为60%~70%时,激光散射法的误差大于20%,β射线法和电荷感应法的最大误差都约为15%;当相对湿度大于70%时,3种测尘方法的误差都较大。通过对激光散射法和电荷感应法增加湿度检测系统,激光散射法根据湿度调整质量浓度转换系数,电荷感应法根据湿度调整算法的系数,β射线法则采用动态加热的补偿方法,以消除湿度的影响。