非视距信号传播场强特性的分析与研究

为探索机场通信路径中障碍物造成非视距传播产生衍射损耗,对信号场强衰减特性进行了研究。首先,基于ITU-R P.1546中不同地形环境对信号传播的影响,结合Deygout模型构建信号场强组合模型。其次,按障碍物数量分析随障碍物高度变化的接收场强传播特性。仿真结果表明,单障碍物越高,占据0.6F1菲涅尔区越大,场强越小;双障碍物路径中,高度增加的障碍物经过由次要转为主要障碍物,直到只剩主要障碍物的过程,使场强逐渐衰减。再次,针对场强上升,分析了次要障碍物高度与0.6F1菲涅尔区的关系。最后,调整覆盖场强最小阈值,确定接收设备是否被障碍物遮挡,从而导致信号被屏蔽。上述研究结果可为未来模拟机场各场景下障碍物分布,预测接收机是否因障碍物受干扰或影响场强覆盖范围提供参考依据。

基于混合相位的多平面全息显示

在计算全息术中,基于层析法实现多平面全息显示是最常用的方法之一。针对层析法中多个平面之间存在串扰的问题,本文结合随机相位和二次相位的优点,提出了一种基于混合相位的多平面全息显示方法。首先,选择合适的权重因子生成混合相位代替随机相位作为初始相位。利用迭代傅里叶变换算法进行迭代后,将获得的每个子全息图与具有不同重建距离的菲涅尔波带片叠加,接着将每个全息图以复振幅叠加,获取相位后得到纯相位全息图,从而将分层图像重构于指定的平面上。利用硅基液晶空间光调制器搭建多平面全息显示系统开展了相关的光学实验。实验结果表明,与基于随机相位的方法相比,本文方法提高了结构相似性参数(最高可达4.6%),减弱了多个全息重构平面之间的串扰,提高了多平面全息显示的再现质量。

一种基于菲涅耳区和深度学习的WiFi手势识别方法

针对当前的WiFi手势识别技术对手势估计不准确、受噪声影响较大和特征提取不充分等问题,文章提出了一种基于菲涅耳区和深度学习的识别方法.该方法主要分为3个阶段:模型搭建、数据预处理和手势分类.模型搭建阶段通过菲涅耳区定量了手势运动与信号波动模式之间的精确关联,进而确保了对手势的精准估计;数据预处理阶段通过天线之间的商模型、离散傅里叶变换、Hampel滤波器和离散小波变换进行平滑滤波处理,保证了振幅和相位信息的质量;手势分类阶段利用建立的深度神经网络模型,从所有链路的子载波信息中自动提取并筛选出时空域特征,最后用Softmax函数实现手势识别.实验证明,该方法能够达到96%的识别准确率,在不同的实验环境下具有较高的鲁棒性.

一种外部加翼的圆柱小目标声隐身结构设计

针对水下小型航行器日益增强的声隐身需求,基于菲涅耳(Fresnel)半波带理论,提出一种可提高目标声隐身性能的外部加翼结构。利用板块元方法计算并分析不同结构参数的优化翼型结构声隐身性能的提升效果。研究结果表明,外翼覆盖了圆柱散射贡献最大的半波带,加速相位变化,降低入射方向相同投影面积的散射贡献,使得圆柱正横方位的目标强度有效降低。当翼的开角为第一Fresnel半波带对应圆心角度且外翼与圆柱主体相切时,该结构在节约制造成本的同时可使声隐身性能的提升效果最好。文中进行了加翼模型声散射特性水池实验,优化结构的0°方位目标强度下降约7 dB,俯仰方向角检测概率显著降低,证明该类翼型结构可以有效提高目标声隐身性能。

面向5G无人机通信场景的传播路径概率预测模型

面向5G无人机空地场景中快速变化的飞行高度和散射环境导致传播路径呈现动态生灭,路径概率预测对于描述动态生灭进而构建准确的空地信道模型至关重要.本文假设城市场景的建筑物位置服从泊松分布,综合考虑物理环境的随机几何信息以及菲涅尔传播区域等因素,建立了无人机对地视距(line-of-sight, LoS)路径概率的预测模型,该模型适用于不同飞行高度和通信频率.在此基础上,利用反射路径镜像的原理,推导获得了地面反射(ground specular, GS)路径概率的预测模型.仿真和分析结果表明,本文提出的LoS和GS路径概率模型在不同高度和频点与基于海量射线追踪仿真方法的平均预测结果表现出良好的一致性.此外,LoS路径概率模型在低空场景下的预测结果与现有标准化模型结果也吻合.

VirtualLab Fusion虚拟仿真辅助的菲涅尔波带法教学与探索

在教学实验中,由于受到衍射物加工精度和相机灵敏度的限制,常常不能明显地观察到与理论相匹配的菲涅耳衍射图样.本文先利用VirtualLab Fusion虚拟仿真平台计算出不同尺寸圆孔与圆屏在不同位置的菲涅耳衍射图样,再进一步针对特定尺寸圆孔与圆屏分别进行了光学实验、仿真计算以及理论预测,并对结果进行了对比分析,这将有助于增强教学效果.

针对微尺寸X射线源的非相干全息层析成像

现阶段在惯性约束聚变实验中,无论是对黑腔等离子体或是内爆靶丸区域的单次成像诊断都无法分辨深度方向上的辐射强度信息,即探测器获取的图像均是沿探测方向上的强度积分.本文介绍了一种利用非相干全息技术对微尺寸X射线源的层析成像方式.所述的非相干全息成像技术具有将光源的三维空间信息编码并压缩至二维全息图的成像机制,再结合基于压缩感知的全息图重建算法,能够从二维全息图中恢复出沿探测方向不同物距上光强的二维分布情况.为了验证该成像方案的可行性,本文模拟了轴向长度为16 mm的光源非相干全息成像过程,并通过压缩感知算法重建模拟生成的非相干全息图,得到间距为4 mm的层析光强分布结果.

岸基GPS-R水面高反演测站时空布局优化

岸基GPS-R反演水面高度的精度、可用性及可靠性,与测站可见卫星落入指定水域方位、入射角度、有效弧段长度与数量密切相关。为提高反演点位的观测效率,本文综合考虑第一菲涅尔区、测站与水系方位关系及不同水系类型入射角区间范围选择等多种因素,提出反演事件的概念,并以此建立岸基GPS-R时空布局优化策略。通过设计仿真试验与实测数据进行验证,结果显示两者具有良好的一致性。但由于现有GPS星座结构导致北半球用户在观测时反演事件分布呈现“北部最多,东西次之”的特点,因此,基于反演事件的优化策略可有效开展测区备选站点评估与选定;同时,根据反演事件可进一步筛选测站最佳时段及其周期变化规律,从而验证了开展测站时空布局优化研究可有效保障岸基GPS-R反演水面高的效率与质量。这对促进GPS-R技术由理论向应用推广,以及充分利用现阶段我国大中型水库大坝、库岸边坡及海岸等周边均布设的GNSS永久观测站开展GPS-R反演水面高度应用,具有重要的参考和使用价值。

基于倾角道集与深度学习的地层倾角提取技术及应用研究

近年来新兴的多种地震数据处理和解释技术都需要倾角作为先验信息,传统的倾角估计方法大都依赖成像剖面,这些方法不可避免地会受到成像质量的影响,而且空间倾角的三维估计更是依赖于多条线形成的成像体.二元倾角道集因其椭圆形反射波位置对三维倾角具有指示性的特点,可以用作对倾角的估计,这样不仅能避免低质量成像剖面带来的影响,同时也能够实现仅依赖一条成像线道集的三维倾角估计.然而该方法会消耗大量人力和时间并且其结果也依赖处理人员经验.二元倾角道集在一个工区中数量庞大,可以为数据驱动特征提取的深度学习算法提供样本支持,因此本文在二元倾角道集的基础上引入深度学习算法,提出一种基于改进二元倾角道集和VGG神经网络的倾角提取技术,实现倾角的自动估计,并将倾角应用于菲涅尔带相关孔径的估计中,最后通过某工区实际数据验证对倾角估计的准确性和网络的泛化性能,再将孔径用于稳相偏移来验证倾角在实际数据中应用的有效性.

反射波测井的菲涅尔带效应

基于反射波的单井远探测是声波测井发展的一个重要里程碑,可以有效探测距离井数米到数十米的异常反射体如裂缝,极大提升了声波测井的径向探测距离,在碳酸盐岩缝洞储层勘探开发有重要的作用。该文系统考察了有限尺寸裂缝的反射强度与声源频率和反射体宽度的变化特征。模拟结果表明,无论是单极子还是偶极子,反射波的幅度都呈现出菲涅尔带效应。在一定距离内,反射波幅度随裂缝某一方向如宽度增大而增大,当宽带增加一定尺寸后,反射波幅度有一定的程度下降,然后小幅震荡。总之,反射波幅度与反射体尺寸不是简单的正相关,因此,基于反射波能量来评价反射体体积和储量是有条件的。

基于点云模型自适应分层优化的计算全息图算法

全息图能记录光波的相位信息,全息再现时,观看者可获得更加真实的深度体验。本文在主菲涅尔波带法生成计算全息图的基础上,提出一种新的改进算法,采用SFM算法,重建出真实物体的点云模型,通过估算其密度,对实际点云模型进行初始化分层,并根据密度变化率进行分层优化,得到当前模型最优的点云分层结果。结合主菲涅尔波带法,生成优化后的三维点云模型的计算全息图,与未进行分层优化的模型相比,具有更清晰的轮廓细节和结构相似度。

泊松亮斑演示实验的数值研究

泊松亮斑是由于光衍射而产生的经典光学现象,在“大学物理”课程中经常被用来说明光的波动性,并作为典型的演示实验在课堂中展现。对圆屏衍射图样进行了数值计算,系统分析了光源波长l、圆屏半径R、圆屏和接收屏间距z,以及圆屏粗糙度对泊松亮斑的影响。结果显示,圆屏对接收屏中心遮蔽的半波带数k是影响泊松亮斑的重要参数。在保证亮斑光强和对比度的前提下,k越小,越有利于演示。

共反射元弧叠加方法在火山岩成像中的应用

常规叠加方法假设叠加的地震道集的反射波来自地下同一个反射点 ,而地表观测到的反射波场在空间上小于菲涅尔体范围是不可分辨的 .本文根据火山岩体特征 ,用元弧描述火山岩的反射界面 .将来自菲涅尔体范围内的反射波沿着元弧界面求和 ,进而扩大叠加次数 ,达到增加反射信号能量提高地震反射波的叠加成像质量的目的 .文中给出了反射波走时参数与地下元弧反射界面之间的联系和叠加实现的步骤 .计算结果表明 ,元弧叠加方法能够提高剖面的信噪比 。

二维菲涅耳带共反射面元叠加方法研究

大量研究证明CRS叠加能提高地震勘探的信噪比,但是能否提高分辨率的关键在于如何确定CRS叠加孔径.本文详细探讨了地震波反射过程中菲涅耳带的特征,认为起伏地形下菲涅耳带可以采用椭圆予以近似,在此基础上提出了一种通过菲涅耳带来确定CRS叠加孔径的方法,并应用于泌阳凹陷陡坡带的地震剖面.结果表明,由于菲涅耳带确定的叠加范围使地震信号的能量达到最佳,相对于CMP叠加,菲涅耳带CRS叠加同时提高了地震资料的信噪比和分辨率,特别显示了中深部较弱的地震信息,而常规的CRS叠加则只在于提高资料的信噪比和改善浅部的地震信息.

炮检距对地震分辨率影响的研究

在多次覆盖水平叠加处理中,因为不同炮检距道的垂向分辨率不同,使得动校拉伸后地震剖面的垂向分辨率降低。为此,分析了炮检距对地震垂向分辨率的影响,并从惠更斯原理出发,推导了炮检距与地震横向分辨率的关系式,讨论了炮检距对地震横向分辨率的影响。通过对实际地震资料的处理和分析,揭示了不同炮检距道的地震信息所存在的差异,解释了造成这种差异的原因,指出了在高分辨率地震采集设计时应考虑的问题,给出了消除炮检距对地震分辨率影响的方法。

基于倾角-偏移距域道集的绕射波成像

地震绕射波是地下非连续性地质体的地震响应,绕射波成像对地下断层、尖灭和小尺度绕射体的识别具有重要的意义.在倾角域共成像点道集中,反射波同相轴表现为一条下凸曲线,能量主要集中在菲涅耳带内,绕射波能量则比较发散.由于倾角域菲涅耳带随偏移距变化而存在差异,因此本文提出一种在倾角-偏移距域道集中精确估计菲涅耳带的方法,在各偏移距的倾角域共成像点道集中实现菲涅耳带的精确切除,从而压制反射波.在倾角-偏移距域道集中还可以分别实现绕射波增强,绕射波同相轴相位校正,因此能量弱的绕射波可以清晰地成像.在倾角域共成像点道集中,反射波同相轴的最低点对应于菲涅耳带估计所用的倾角,因此本文提出一种在倾角域共成像点道集中直接自动拾取倾角场的方法.理论与实际资料试算验证了本文绕射波成像方法的有效性.

利用菲涅尔波带法计算三维全息

根据全息理论,从点光源菲涅尔全息图的计算出发,提出一种利用主菲涅尔波带计算三维物体菲涅尔全息图的方法。通过读取 3DS 文件直接获得三维物体表面各点的空间位置信息,模仿物理全息计算出点的菲涅尔图,将组成三维物体的各点的菲涅尔波带叠加从而获得三维物体的全息图。该方法区别于用菲涅尔衍射公式的传统全息计算,用加法运算代替指数、乘除运算,从而大大加快了计算输出全息图的速度,且具有信息连续、无冗余信息等特点。实验对由 1060 个采样点组成的物体进行全息计算,生成一幅 1024×768 的全息图,所需时间为 83s。

X射线成像波带片及制作(英文)

研究了X射线成像波带片的工作原理和制作工艺。从理论上分析了波带片的空间分辨率与最外环宽度的关系,以及波带片衍射效率与厚度和折射率的关系。利用国家同步辐射实验室发展的加工工艺,即电子束光刻技术和X射线光刻技术结合制作波带片。实验结果表明:波带片最外环宽度为150 nm,高宽比为4 ,基本满足高分辨X射线成像波带片的高空间分辨率、大高宽比、高精度等要求。

电子束和X射线光刻制作高分辨率微波带片

在硅为衬底材料的自支撑氮化硅薄膜上,采用阴阳图形互换转移技术,先使用电子束直写方法制作成功了最外环为150nm的阳图形微波带片,然后用同步辐射X射线光刻技术复制成功了最外环为150nm的阴图形微波带片,得到可以应用于ICF诊断技术中的微波带片.

Fresnel波带板编码成像技术

介绍了 Fresnel波带板编码成像原理 ,并设计出高空间分辨率的 Fresnel波带板编码相机 ,用双孔可见光源对编码相机的成像进行了实验研究 ,表明该编码相机可以真实地还原源区的空间大小和形状。