考虑司机行为的城市轨道交通列车运行速度曲线优化

目的:鉴于目前对于城市轨道交通人工驾驶场景下辅助司机完成驾驶的需求考虑不足,为了进一步结合人工驾驶场景对列车运行曲线进行优化,需要对考虑司机行为的列车运行曲线优化方法进行研究。方法:基于人工驾驶场景的特点和实际列车操纵方法,构建了列车运行速度曲线优化模型。对司机行为习惯进行了调研,并制定了相应的生成驾驶建议的原则。采用AG-MOPSO(自适应网格-多目标粒子群优化)算法对列车运行曲线进行了优化,并介绍了一种生成驾驶建议的方法。对京广铁路保定东站—石家庄站的列车实际运行数据进行了仿真计算;引入UMD(统一司机行为)模型构建了人处于闭环条件下的仿真环境,并进行了仿真分析。结果及结论:京广铁路保定东站—石家庄站的列车实际运行数据仿真计算,验证了生成驾驶建议方法的有效性。人在闭环仿真表明,列车运行速度曲线优化后,列车运行能耗为1 824.58 kWh,列车运行时间为2 049 s,满足准时和节能的目标,并符合司机的行为习惯。

空间光混频器分光性能的分析与优化

为了进一步提高零差相干光通信系统的接收灵敏度,对空间光混频器的信号光分光比进行了优化。根据零差相干通信系统数学模型,推导了信号光分光比和环路相位误差、通信误码率的数学表达式,经过计算分析可知当光混频器Q支路的信号光满足锁相环要求时,可通过提高I支路信号光分光比来降低误码率和提高接收灵敏度。在分光比优化后光混频效率提高了53.5%,通信探测灵敏度提高了3dB。利用VPI软件进行建模仿真,得到不同分光比下系统的眼图和相位噪声功率。仿真结果显示,探测灵敏度提高了2.83dB。最后,搭建了零差相干光通信桌面实验系统,研究了空间光混频器分光比和系统误码率、锁相环工作的影响规律,当分光比由0.5减小至0.2时,系统误码率由3.53×10^(-9)下降至4.25×10^(-10),当分光比为0.1时,锁相环失锁,误码率为1。实验结果基本符合理论和仿真结果,所得分光比的影响规律和优化结果将为空间零差相干通信系统的研制提供技术参考。

空间光到单模多芯光纤耦合效率分析及影响因素研究

为了降低空间激光通信系统中空间光到单模光纤的对准难度,采用单模多芯光纤对信号光进行接收。以单模七芯光纤为例,建立了空间光耦合到单模多芯光纤的数学模型,分析了数值孔径对不同纤芯排列的七芯光纤耦合效率影响,结果表明:随着数值孔径的增加,七芯光纤的耦合效率先增加、后减小;纤芯呈正六边形排列较纤芯呈直线形排列的耦合效率高。比较了存在倾斜、离焦、随机角抖动情况下空间光到单模七芯和单模单芯光纤的耦合效率,结果发现:光纤发生横向偏移时,七芯光纤耦合效率呈周期性变化,当横向偏移量分别取值10μm,15μm和17μm时,多芯光纤平均耦合效率比相同纤芯面积的单芯光纤分别高出14.4%,39.6%,36.9%;当光纤轴向偏移0.1 mm时,七芯光纤的耦合效率比相同纤芯面积的单芯光纤耦合效率高约12.9%;当光纤随机抖动的幅度标准差为6μm时,七芯光纤的耦合效率比相同纤芯面积的单芯光纤耦合效率高约7%.由此可知,单模多芯光纤对倾斜、离焦和随机角抖动都有很好的抑制作用。

基于APD的光通信探测系统设计与性能测试

提出了一种宽带宽的基于雪崩光电二极管(APD)的光通信探测系统,能够在不同的通信速率下仍然保持较高探测灵敏度。探测系统包含温控单元、偏压控制单元、光电流监测单元、数据时钟恢复单元等,充分保证了系统的探测性能。设计验证方案并搭建了实验平台对所设计的探测系统进行了性能测试。实验验证结果为:在偏压为-70V,通信速率为10Mbps^2000Mbps时,系统的探测灵敏度为-47dBm^-34dB;而当给APD提供的偏压在55V^70V范围内逐渐增大时,系统探测灵敏度在10Mbps、100Mbps、1000Mbps三种速率下分别提升了5.8dB、6.4dB、7.9dB。实验结果表明,所设计的APD探测系统能够为自由空间光通信探测系统的性能优化提供一个切实有效的方案。