一种提高可见光室内定位精度的LED匹配方案

为了实现低成本、低复杂度及高精度的室内可见光定位,提出一种提高可见光室内定位精度的LED匹配方案。首先,基于LED室内照明布局,根据点光源测距公式及基于光电压的三灯定位原理得出最佳定位匹配方案;然后,对比分析不同匹配方案的定位精度。实验结果显示,在200 cm×200 cm×230 cm的室内定位空间中,运用该方法得出的平均定位误差为4.96 cm,比传统三边定位方法的定位精度提高了44.70%,可在低成本的情况下实现更精确的定位。

液晶光波导中本征模内场分量间的关系

液晶光波导的本征模场分析是其器件设计的基础与理论支撑,模场分析的准确度直接影响到液晶光波导器件性能的好坏。为了准确分析液晶光波导中本征模场分量间的关系,我们执行了以下步骤。首先,根据麦克斯韦方程组推导出向列相液晶的磁场耦合方程,然后得出非寻常光波本征模式的磁场分量间比值与指向矢旋转角间的定量关系,并利用OptiBPM13.1进行数值仿真。仿真结果验证了场分量间比值与指向矢旋转角的正切函数互为相反数这一定量关系。根据这一关系,可通过改变外加电压来控制液晶光波导中本征模场的横向磁场分量间的相对数量级,进而实现非寻常光波所激励的偏振模式的转换。这一规律有助于推动基于液晶光波导的偏振旋转器和模式转换器的研究。

基于液晶光波导的电控偏振旋转器

为了更准确地分析基于液晶光波导的电控偏振旋转器的偏振转换长度和偏振转换效率,研究了向列相液晶场致重新取向的渐变特性。首先,根据液晶磁场耦合方程组得出的本征值方程构建偏振转换长度与外加电压的对应关系。然后通过对电场传输方程进行横向有限差分离散得到了交替方向隐式束传播法迭代方程组的显式表达,用于求解液晶光波导中的传播场,进而计算偏振转换效率。最后,通过仿真实验求解了本征模式以及传播场,进而分析液晶指向矢的渐变特性对偏振转换长度和偏振转换效率的影响。结果表明,液晶指向矢的渐变对偏振转换长度的影响可以忽略,但其得出的最大偏振转换效率相较于液晶重新取向均匀的求解结果低大约20%。这一结果将为基于液晶光波导的电控偏振旋转器的实际开发提供理论参考。

非对称锚定面内开关液晶平板光波导的色散方程

为了准确计算液晶光波导中的模式,推导出了非对称锚定面内开关平板液晶光波导中横电模式的色散方程。进行了模式的求解,并与仅适用于均匀各向同性材料的传统色散方程得出的结果进行了比较。结果显示,传统色散方程得出的每一个模式的有效折射率都比本文方程的求解结果更大,且该偏差随模式阶数的增加而变得更加严重。在本文的例子中,基模、阶模、2阶模对应的最大偏差分别占液晶双折射的7.8%,17.8%,26.3%,这表明液晶指向矢的渐变特性对有效折射率解有不容忽视的影响。因此,相较于传统色散方程的不足,本文提出的色散方程能更有效地分析液晶光波导中的模式。最后,通过与已有的数值结果进行比较验证了本文提出的色散方程的有效性与准确性。

液晶平板光波导中耦合模式的研究

光波导中耦合模式的研究是设计偏振模式控制器的重要环节。为了得到液晶倾斜角对液晶光波导中模式的调控规律,采用了以下步骤:首先,从向列相液晶耦合磁场方程得到了横向磁场分量的波动方程,并解析求解该波动方程得到模场场解的显式表达式;然后,根据边界条件得到了向列相液晶光波导中耦合模式的色散关系;最后,通过给出的数值案例分析得到了液晶分子倾斜角对模数曲线,模折射率以及模场分布的调控规律。结果表明,横向磁场分量之间的数量级关系易受液晶分子倾斜角的调控,而低阶模式的模折射率几乎不随液晶分子倾斜角变化。利用这一特性,有望实现基于液晶光波导的电控偏振旋转器和偏振模式转换器。

卷积和的快速分段和定限图法

卷积和的时序定位和不同时序区间内求和上下限的确立是离散信号卷积和求解中需要突破的2个关键.利用2个信号的有效区间长度间的大小关系,将卷积和求解分为3类问题,推导出3类卷积和求解的时序快速分段定位与定限的公式,并给出卷积和的定限图.使求解过程直观清晰,易于运算,很好地避免了传统求解方法中容易出现的时序定位不清,物理意义不明或运算繁琐等弊端.

有理数系数一元三次方程的辅助方程解法

利用辅助方程,结合小区间试根法和降阶法,提出了一种求解有理数系数一元三次方程的根的简化运算方法,避免了传统方法中的复杂运算.经分析表明,存在有理根的一元三次方程的辅助方程必存在整数根,且为辅助方程常数项的约数.因此,可用小区间试根法方便地求得该整数根,再利用原方程与辅助方程根的关系求得原方程的有理根,最后利用降阶法求出原方程的余根.利用该方法能手工运算得出原方程的所有根.

LED光照度比测距方法研究

为了减小室内可见光测距方法中由光源输出光功率波动引起的测距误差,本文提出了利用LED光照度比测距的室内测距法。深入分析了测距误差大小与光源高度、测量距离及LED光源地面投影点照度变化的依赖关系,得到照度比测距方法测量误差控制原则。理论分析表明,在通常的LED室内照明高度2~5 m,测距范围0~5 m条件下,测距精度<10 cm。

一维渐变介电张量液晶光波导的模解器

液晶光波导本征模场分析的准确度直接影响到其器件的性能。采用了以下步骤去准确求解电介质张量沿着一个维度渐变的液晶光波导中的模场分布。考虑液晶场致重新取向的渐变特性,对液晶的各向异性磁场耦合方程组进行了有限差分离散,然后改进传统差分算符矩阵得到了能准确求解液晶光波导中模式的特征值方程。最后,给出一个数值案例,将求解结果与本征模内场分量间的耦合关系比较从而验证了该模解器的有效性。

利用照度测距圆重叠区重心估计的可见光室内定位方法研究

基于点光源照度函数测距原理,提出了一种利用相对照度测距圆重叠区重心估计的定位方法。通过探测器与光源投影点的照度比来测量探测器与光源投影点之间的距离,并建立以投影点为圆心的测距圆方程;将三测距圆的公共重叠区域的重心作为探测器位置的估计值,求出该公共重叠区域重心位置即可实现定位;实验中以LED模拟点光源,采用所提出的方法,定位误差约为3.51cm。实验验证了本方法可实现快速、精确地室内定位。