受限空间中天线产生的电波覆盖研究

受限空间中的有效电波覆盖直接影响通信质量和可靠性,对天线系统的布局优化尤为重要.然而现有的研究很少考虑本来就处于隧道中的天线参数对电波覆盖的影响.针对铁路隧道这种特殊的受限空间情况首先介绍了电波覆盖的研究方法和现状,然后利用射线追踪方法、波导模式方法和矢量抛物方程方法对电波覆盖进行了预估,针对笔形方向图的特征采用高斯方向图重点研究了不同的天线主瓣宽度、波束指向以及在隧道截面的位置对电波覆盖的影响,分析了沿隧道轴向不同区域内电波覆盖的不同特征,最后研究了受限空间中电波覆盖的三段式模型.本文的方法和模型可以为隧道内的天线选型及优化布局提供理论依据和参考.      

二维静电孤立波的粒子模拟研究

利用二维粒子模拟程序研究了双流不稳定性激发静电波并演化为静电孤立波的物理过程.计算结果表明,在线性增长阶段,主要激发的是沿磁场传播的静电波;在非线性演化阶段,相邻的静电波会互相合并,直至形成静电孤立波,并可激发静电哨声波.还研究了磁场强度和离子温度对此过程的影响.当磁场强度比较小时,无法形成静电孤立波,只有磁场强度达到一定程度后静电孤立波才能形成;同时,离子温度会影响静电孤立波的稳定性,当离子温度比较小时,静电孤立波的稳定性减弱,在演化一段时间后会逐渐瓦解.      

VLF电波渗透到卫星高度电离层传播的全波计算

考虑斜向地磁场的影响将电离层设为多层水平分层各向异性有耗介质, 利用传播矩阵法求解全波方程, 进而研究分析VLF频段电离层反射系数随电波频率的变化, 电离层中两种特征极化波的折射和极化特性, 两特征波的电磁场水平分量以及坡印廷能流密度随传播高度的变化. 数值计算结果表明, 地—电离层波导中的垂直极化波比平行极化波易渗透进入电离层; 电离层中两种特征极化波可分为左旋和右旋圆极化波, 左旋分支由于D层强吸收作用表现为速衰减模, 而右旋分支表现为可传播模, 在传播过程中电磁波的能量主要存储在磁场中; 电波频率越低, 其在电离层中的传播损耗越小. 由数值模拟结果发现, 卫星监测VLF频段的低频部分及更低频段的水平磁场变化对于发现地震电离层电磁前兆异常可能更为有效.      

磁化等离子体中斜传播的离子孤波

近几年卫星空间电场测量经常证认出局地非线性离子静电波,它们可能与极光粒子加速有直接关系。这些静电波被认为或者是离子声波模的演化,或者是静电离子逥旋波模的演化结果。本文研究了磁场中斜传播小振幅离子非线性波的演化,得到非线性Schrodinger方程。结果表明离子声孤波和离子迴旋孤波都是可能的。计算结果与卫星S(3-3)电场测量比较,可以很好说明部分测量结果。      

电波极化面旋转特性研究

推导了电波极化面旋转角表达式, 利用实测电子浓度、地磁场磁感应强度模与磁倾角剖面,对定高载体、不同天线侧视方向与地球法线夹角、不同地区、不同频段、不同时段、不同太阳活动情况下的电波极化面旋转角进行了仿真, 并对仿真结果进行了分析, 得出了电波极化面旋转角的时域、地域、频域等规律和特性. 为这一领域的深入研究提供了参考.      

基于水下机器人的海产品智能检测与自主抓取系统

针对水下机器人实现自主抓取过程中缺乏引导系统的问题,提出了一种依托水下机器人的海产品智能检测与自主抓取系统,用来解决水下目标的智能检测问题,并引导水下机器人进行海产品的自主抓取。将卷积神经网络检测算法应用到水下场景,利用水下图像数据集训练特定的网络模型DSOD检测海产品。建立短基线定位系统定位水下作业的机器人。通过分析相机成像坐标系与定位系统坐标系之间的关系,提出了一种计算海产品实际位置的坐标转换方法,计算海产品的实际位置。设计了一种基于反馈机制的多信号分析方法,引导机器人在水下移动并抓捕海产品。为了验证所提系统的有效性,搭建了一款水下抓捕机器人,并成功将所提算法应用到机器人,在真实海洋环境中进行海产品的自主抓取实验。      

半电波暗室静区电磁兼容测试性能分析

通过分析半电波暗室屏蔽层和吸波材料层两个决定半电波暗室静区特性的主要因素,解释了产生电磁兼容测试误差的主要原因,在此基础上总结了在半电波暗室进行电磁兼容测试的测试方法,对于评价暗室测试提供了新的思路。     

基于节点连通度的水下通信系统生存性研究

在水下通信系统中，仅仅考虑节点的强度来描述水下通信系统中各个节点的重要性是片面的，为了更好地对水下通信系统的节点重要性进行评估，提出了节点连通度这一指标对水下通信系统进行描述。对节点连通度的定义和方法进行了说明，并对水下通信系统节点重要性和失效方式进行了计算推导，得到水下通信系统节点信息被获取的概率的计算方法。通过对一个水下通信模型进行仿真，验证了节点连通度指标可以描述水下通信系统的生存性。      

大气电波折射引起无线定位误差的试验研究

由于空中大气介质的不均匀性使得电波传播速度减慢射线产生弯曲,从而产生折射误差。因此要提高无线电定位的精度,就必须进行电波折射修正。本文提出了电波折射误差快速算法及修正。     

WCDMA数字中频发信机的设计

基于软件无线电技术的设计理念,提出了一种新型的WCDMA数字中频发信机结构:内插和滤波设计中采用根升余弦数字滤波器(RRC)、半带滤波器(HB)以及积分梳状滤波器(CIC)三者相结合的方式,在数字域进行三载合路,并使用削峰和数字预失真技术对信号进行优化处理。新型结构使得设计灵活性更大,对射频功放线性度要求更低。关键模块的Matlab仿真结果表明,三载波主要性能指标邻道泄露比(ACLR)在5 MHz和10 MHz处改善度分别为20 dB和18 dB,达到-58 dBc和-60 dBc,完全满足3GPP协议的设计要求。     

一种水下航行体运动参数测量系统的设计

针对航行体水下试验的要求,设计了一种水下航行体运动参数测量系统。从该系统的原理算法、硬件设计和软件设计等方面进行了详细的阐述。该系统以采用硅微传感器的姿态测量系统（以下简称MTi）作为惯性测量组合,导航计算机采集MTi中的加速度计、陀螺和磁力计的原始传感器数据,结合捷联惯导四元数算法更新姿态矩阵,对航行体的姿态、速度、位置进行实时解算并存储解算结果,试验结束后通过上位机对试验数据进行读取。该测量系统多次应用于航行体的水下试验,获得了航行体水下运动参数。经试验验证,该测量系统性能可靠,可以满足水下航行体的运动参数测量的需求。     

海表温度对中法海洋卫星散射计测量的影响

卫星散射计通过测量海表粗糙度反演全球海面风场。对于Ku波段散射计，海表粗糙不仅和海面风场相关，还受海表温度的二阶效应调制。定量研究了海表温度对中法海洋卫星（CFOSAT）散射计（CSCAT）反演风速和后向散射测量的影响。结果表明，CSCAT两种极化方式测量的后向散射系数都会受到海表温度的影响，但是垂直极化中低入射角（θ <36°）测量的后向散射系数几乎不随温度变化。因此CSCAT的风速偏差也随海表温度的变化而变化，且随着入射角的增大和风速的减小，海表温度对风速偏差的影响程度增大。在数据分析的基础上提出了一种考虑海表温度影响机制的地球物理模式函数，为未来CFOSAT散射计风场反演的海温校正提供参考。     

利用偏振图像加权融合及CLAHE算法的水下成像方法

针对传统基于偏振差分原理的水下光学成像方法中目标退偏振特性差异引起的图像中局部反射光损失的问题,本文提出了基于偏振图像加权融合与限制对比度自适应直方图均衡（Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization, CLAHE）算法的水下成像方法。一方面,将原始水下图像分解为偏振光强图像和非偏振光强图像,根据不同退偏振特性目标在两幅图像中的灰度值分布特点,设计相应的权重因子,对两幅图像进行加权融合。从而实现在压缩原始水下图像中散射光的同时,保留更多目标反射光,提升整体目标反射光在融合图像中所占的比例。另一方面,为了进一步提升融合图像的对比度,利用限制对比度自适应直方图均衡算法对融合图像进行处理。该算法能够在提升融合图像对比度的同时,有效避免图像噪声的放大。实验结果表明,相比于传统的偏振差分方法以及独立的直方图均衡化算法,本文提出的算法能够有效提升水下图像的清晰度和对比度。     

大功率高频无线电波对赤道E区双流不稳定性的影响--PIC静电粒子模拟研究

地面入射的大功率高频无线电波(泵波)和电离层等离子体之间的参数相互作用，能够引起静电波的激发，在一定条件下，产生不稳定性．本文用PIC静电粒子模拟方法，研究泵波与赤道电离层E区等离子体的相互作用．研究结果表明，泵波能够控制双流不稳定性的发生，在不同条件下，泵波对双流不稳定性起着稳定与不稳作用，模拟结果定性地与理论研究结果相符合，这为我们对不规则体产生的地面人工控制提供了依据．     

Observation of wave structures in the upper atmosphere by means of radio holographic analysis of the radio occultation data

A radio holographic approach, developed by Pavelyev (1998), Hocke (1999), Igarashi (2000), is applied to observation of wave phenomena in the upper atmosphere using Global Positioning System — “Microlab-1” satellite (GPS/MET) radio occultation data. In the current state the radio holography approach uses the radar focused synthetic aperture principle to obtain high spatial resolution, and to remove the interference part corresponding to scattering from the upper ionosphere. High spatial resolution and accuracy of the radio halographic method is validated by means of revealing the weak signal reflected from the sea in the GPS/MET radio occultation data. The radio holographic method gives a new possibility to measure directly the vertical gradient of the electron density altitude profile in the D-layer using the radio occultation signal. The results of the application of radio holographic analysis to two GPS/MET occultation events (07 February 1997, No. 0447, 0158), in the D-region of the ionosphere, are discussed. Wave structures in the electron density concentration with a vertical spatial period of 1.4–6 km, and variations in the electron density gradient from ±5·10⁹ to ±8·10⁹ [1/(m³km)], have been retrieved from the D-layer data. The features observed in the vertical electron density profiles may be connected with breaking of gravity waves in the D-layer of the ionosphere.     

水声驻波声管在矢量水听器校准技术中的应用

水声声管在低频水声测量中的应用十分广泛,不仅可以用来校准低频水声换能器,还可以用作水声材料及其构件的声学参数测量。随着矢量水听器研究工作的不断发展,在水声驻波声管中更加大了对质点振速的测量研究。在回顾了矢量水听器校准技术的发展历程和研究现状的基础上,对影响矢量水听器校准技术的因素进行了分析,同时给出了相应的研究成果,包括采用驻波管比较校准方法时,由于标准声压水听器和被测矢量水听器的置放方式引起的灵敏度校准结果高频失真,以及由于矢量水听器悬挂结构影响导致出现的灵敏度校准结果低频失真,并且对矢量水听器技术未来的发展方向进行了展望。     

二维分形海面电磁后向散射系数的分析与计算

根据改进的二维分形海面模型推导了一种在不同极化方式下(HH水平极化,VV垂直极化)新的电磁后向散射系数计算方法,对多个海浪波长区域内所有分辨单元后向散射系数进行平均统计.在时域内研究了海水介电常数、电磁波入射角、入射频率以及风速风向对后向散射系数的影响,运用盒维数方法计算了该散射系数的分形维数.最后通过数值分析方法证明了该散射系数实部与虚部曲线是分形的,并且与二维分形海面的分形维数相等,从而表明该海面的雷达回波信号也具有分形特性,为运用分形理论研究海面微弱目标检测提供了一个重要方法.     

The propagation features of LF radio waves at topside ionosphere and their variations possibly related to Wenchuan earthquake in 2008

The artificial low frequency (LF) signals recorded at topside ionosphere from DEMETER satellite were analyzed in this paper, and the typical diurnal and seasonal variations were illustrated around 162?kHz in electric field spectra. The larger power spectrum density (PSD) values in electric field at local nighttime and in winter season all demonstrate the correlation feature of lower plasma content to higher penetration of LF waves into ionosphere. Around Wenchuan earthquake, the comparison of signal-noise-ratio (SNR) values in electric field with each half month during January to May in 2008 and the same half month in May from 2005 to 2007 revealed their lowest values and small covering area around the preparation region of Wenchuan earthquake in 2008. Combined with other researches in VLF radio waves and geochemical observations from satellite, the interaction of ion accumulation and upward movement from gas-water release at surface might be a key factor to disturb the ionospheric plasma density, and then possibly leading to the decrease of low energy penetration of LF radio waves from the artificial transmitted source at ground.