Atmospheric N2O gas detection based on an inter-band cascade laser around 3.939 μm

N2O is a significant atmospheric greenhouse gas that contributes to global warming and climate change.In this work,the high sensitivity detection of atmospheric N2O is achieved using wavelength modulation spectroscopy(WMS)with an inter-band cascade laser operating around 3.939μm.A Lab VIEW-based software signal generator and software lock-in amplifiers are designed to simplify the system.In order to eliminate the interference from water vapor,the detection was performed at a pressure of 0.1 atm(1 atm=1.01325×10^5 Pa)and a drying tube was added to the system.To improve the system performance for long term detection,a novel frequency locking method and 2 f/1 f calibration-free method were employed to lock the laser frequency and calibrate the power fluctuations,respectively.The Allan deviation analysis of the results indicates a detection limit of^20 ppb(1 ppb=1.81205μg/m3)for a 1 s integration time,and the optimal detection limit is^5 ppb for a 40-s integration time.

ICI elimination of M-band wavelet multi-carrier modulation system

To solve the inter carrier interference （ICI） elimination problem of an M-band wavelet multi-carrier modulation system, this paper analyzes the principle of the ICI caused by the Doppler frequency shift and its mathematical expression based on the M-band wavelet multi-carrier modulation system model. Through the analysis of the mathematical expression and combining with the perfect reconstruction conditions of the filter banks, we propose the design conditions of an M-band filter to reduce and eliminate the ICI. The impulse response model of the filter design conditions and an iterative algorithm is also established. The simulation results show that the proposed ICI reduction and elimination methods can effectively improve the system performance.

基于光谱波段自相关的水稻信息提取波段选择

通过大田试验，使用ASD光谱仪测量水稻不同生育期的冠层光谱，将光谱以10nm为步长进行合并，再将不同日期光谱的所有波段组合计算相关系数平方（R^2），生成R^2矩阵，并绘制R^2分布图。根据R^2越大，光谱波段之间冗余信息越多，R^2越小，水稻光谱波段信息含量越多的原则，在所有测量日期中选择出前100个R^2最小值对应的波段，将这些波段进行统计分析。结果表明，可见光区域各个波段之间和红外（近红外和短波红外）区域各个波段之间都含有大量冗余信息。水稻信息量丰富的波段主要集中在可见光的长波波段，红边波段，近红外第一和第二峰值波段，以及短波近红外第一峰前区（1530nm附近）和第二峰值区（2215nm附近）。比较水稻与其他植被对于最优波段的选择，400-410，630-650和1520-1540nm三个波段区间表现为水稻信息提取较为独特的波段。

遥感图像融合方法研究

为了使融合图像在高空间分辨率的基础上较好地保留光谱信息,研究了高分辨率图像和多光谱图像中的高频信息的关系;在基于小波变换的图像融合方法中引入ISM模型(Inter-Band Structure Model),改进了原有的融合方法;提出了基于ISM模型与小波变换(Wavelet Transform)(简称I-W)的图像融合方法;通过与HIS方法及PCA方法进行了实验对比,结果证明:文中所提出的方法能较好地保留图像的空间和光谱信息。

基于LMS算法的UFMC系统自适应干扰消除

通用滤波组多载波(UFMC)技术是5G中的候选波形,能够支持异步传输。但是UFMC系统与OFDM系统一样,对载波频率偏移比较敏感,载波频率偏移导致子带内载波间干扰(ICI)和子带间干扰(IBI),从而使系统的性能急剧下降。提出了一种在通用滤波组多载波(UFMC)系统中消除干扰的方法。该方法采用了最小均方自适应算法(LMS),主要对2N点FFT的输出进行处理,通过多次迭代运算和滤波处理,使得接收机中频率偏移误差接近于零,这样可以消除在接收信号中由于频率偏移而产生的干扰。仿真结果表明,在频偏纠正后UFMC系统有较好的误比特率性能。

UFMC系统在多径衰落信道中的干扰消除

通用滤波多载波(UFMC)是5G通信系统中的关键技术,能够降低带外泄露。但是在多径衰落信道下UFMC系统会受到符号间干扰(ISI)和多普勒效应产生的载波频率偏差的影响,从而使系统的性能下降。为了消除系统中的干扰,提出了一种迭代最大似然算法。该方法主要通过迭代最大似然算法(ML)计算出载波频率偏差,把估计出的结果作为初始值并运用迭代的方法得到最终的载波频率偏差,当达到收敛区间时,迭代结束;最后利用相位旋转的概念补偿载波频率偏差并运用最小二乘算法更新信道响应信息,减少该系统干扰。仿真结果表明,在信噪比大于10 d B时,随着信噪比的增大,算法能够有效地抑制系统中的干扰,提高UFMC系统的性能。

X波段300W GaN功率器件技术

介绍一种基于国产氮化镓(GaN)外延材料的X波段300 W GaN高效率内匹配器件技术。该技术采用大栅宽芯片的大信号有源模型和封装管壳、键合引线、电容等无源模型,开展X波段300 W内匹配功率器件的设计。采用四胞匹配合成电路,使用L-C网络提升器件阻抗,通过λ/4阻抗变换网络进行阻抗变换和功率合成,实现阻抗50Ω匹配,功率分配器和匹配电容使用高Q值陶瓷基片实现。仿真实验证明,该器件在9.5~10.5 GHz频率内输出功率大于300 W,功率增益大于9 dB,功率附加效率大于38.9%。同时研究了器件输出功率和功率附加效率随工作电压、脉冲宽度、占空比变化情况。

东北寒地水稻冠层氮素含量高光谱预测模型

为实现动态、无损监测寒地水稻氮素状况,利用高光谱成像技术,分析不同生育期水稻冠层光谱特征,借助波段自相关分析(Bands inter-correlation analysis,BICA)与主成分分析(Principal components analysis,PCA),选择特征波段构建多种植被指数。根据植被指数与氮素含量相关性,建立单变量预测模型。利用最大R2增量法(MAXR)分析全部植被指数与氮素含量定量关系,建立多变量预测模型。结果表明,从分蘖期到抽穗期,寒地水稻冠层光谱反射率在可见光波段内降低,在近红外波段内增加。基于BICA-PCA-MAXR预测模型预测精度和稳定性较基于BICA-PCA结合一元回归预测模型显著提升。研究结果可为水稻氮素含量快速检测提供地域参考,水稻精准施肥管理提供技术支持。

高精度星间微波测距技术

卫卫跟踪(SST)技术是目前地球重力场测量最有价值和应用前景的方法之一。高精度K波段星间微波测距系统(KBR K Band Ranging System)是低低卫卫跟踪(SST-ll)重力卫星的关键有效载荷,它是一微米量级的测距系统,通过处理高精度的星间距离和距离变化率数据,可以恢复出地球重力场。在研究星间双路微波测距原理的基础上,提出了一种KBR系统的基本结构,详细描述了数据处理过程和KBR系统研究需要突破的关键技术,分析了国内目前的研究水平,给出了我国未来开展KBR系统研究的一些建议。

COMPASS系统与CTDRS系统Ka频段星间链路干扰仿真研究

针对我国COMPASS系统与CTDRS系统使用Ka频段开展卫星间业务的干扰问题开展研究。在梳理国际电信联盟相关建议书和《无线电规则》的基础上,分析两系统之间的干扰保护标准以及干扰场景,对两系统在对地静止卫星轨道(Geostationary Satellite Orbit,GEO)具有相近及重叠轨道位置场景下的干扰情况进行仿真研究及分析计算。研究结果表明在重叠轨道位置情况下,两系统同频使用Ka频段会对CTDRS系统造成严重干扰。最后给出了降低干扰的措施与建议。

结合预测误差反馈的高光谱图像无损压缩研究

高光谱图像的海量数据给存储和实时传输带来极大困难,必须对其进行有效压缩。提出了一种结合预测误差反馈的高光谱图像无损压缩算法。根据高光谱图像相邻波段相关性强弱进行波段分组,有效降低了波段排序算法的计算量。通过研究波段排序算法的性能,采用最佳后向排序算法对各组进行波段排序。为有效去除高光谱图像相关性,采用JPEG压缩标准中的无损预测模式对各波段进行谱内预测,利用参考波段预测误差对当前波段谱内预测值进行反馈校正,可进一步提高预测精度。最后,利用JPEG-LS标准对参考波段和预测残差进行无损压缩。对AVIRIS型和OMIS-Ⅰ型高光谱图像的实验结果表明,该算法可显著降低压缩后的平均比特率。

聚并苯的链间作用对其导电能力的影响

采用量子化学晶体轨道ＣＮＤＯ／ ２ 方法，在考虑聚并苯链间作用的基础上对聚并苯双链模型的电子结构进行计算和讨论．结果表明：聚并苯链处于不同相对位置的链间作用对聚并苯的电荷分布规律及能带结构均有一定影响，位置不同，影响不同．从聚并苯的能带结构可以得出：聚并苯是有较小能隙、良好本征导电性能的半导体材料，考虑链间作用，对能带结构特征未有大的改变，能隙等值略有修正，导电能力有所加强．利用此模型讨论，更接近于晶体的真实结构，对进行聚并苯导电材料的性能改进将有一定帮助．

重力卫星星间高精度测距技术研究

卫卫跟踪(SST)技术是当前地球重力场测量最有价值和应用前景的方法之一.高精度星间测距系统是低低卫卫跟踪(SST-Ⅱ)重力卫星的关键有效载荷.GRACE卫星携带的K波段测距系统(KBR K Band Ranging System)是一微米量级的测距系统,通过处理高精度的星间距离和距离变化率数据,可以恢复出地球重力场.GRACE后续计划又提出了一种更高精度的激光干涉测距系统.在研究KBR及激光干涉测距系统测量原理的基础上,提出了一种KBR系统的基本结构,详细分析了两种测距系统的关键技术及国内目前的研究水平,提出了我国开展星间测距系统研究的一些建议.

基于ARSIS概念的SAR和TM遥感影像融合

基于ARSIS概念,利用"àtrous"冗余小波变换和波段间结构模型IBSM(The Inter-Band Structure Model),构建SAR图像和TM图像空间细节信息的关系,进而获得融合影像的空间细节信息,加上TM图像的光谱信息,利用小波逆变换,得到既有好的光谱特性,又有高的空间分辨率的融合影像.选用意大利ROME地区的TM和ERS-2 SAR数据进行实验验证,并和传统的IHS、彩色标准化(Brovey)等融合方法相比,在直观的视觉效果方面,新方法的融合影像明显比其它方法清晰,纹理特性和光谱特性均很好,计算影像的定量评价指标显示了本文所提方法的性能较好.

一种扩展蘑菇型EBG结构阻带带宽的新方法

该文根据蘑菇型电磁带隙(EBG)结构的等效电路原理提出一种插入交指电容的方法,实现扩宽蘑菇型EBG结构阻带宽度,并设计一种T型交指电容EBG结构验证该方法的有效性。-30 dB时该结构相对于蘑菇型EBG结构,阻带下截止频率从0.9 GHz降到290 MHz,带宽从6.1 GHz提高到7.1 GHz。在不改变EBG结构单元面积,并增加交指单元层数和降低单元厚度的情况下,通过仿真验证该方法可有效提高抑制同步开关噪声的能力。

星间链路新型信号体制设计

从信息理论基础和通信技术源头开展创新,将高频谱效率的扩展二进制相移键控调制波形、极大提升解调前信噪比的数字冲击滤波器、自适应锁相解调方法和进一步提升解调性能的波形参数匹配技术有机融为一种全新而独特的高效通用调制解调体制,并结合导航星座星间链路的要求进行仿真。结果表明其特定信噪比下单位带宽可传输的信息速率bit/s/Hz/SNR(Signal Noise Ratio)综合指标显著超过现有对比技术,且码率、带宽和信噪比可与空间环境自适应。

云龙河拱坝施工过程的三维有限元仿真分析

采用三维弹塑性非线性有限元法,对云龙河拱坝施工过程的实际浇筑、封拱和水库蓄水过程的坝体应力及变形进行了仿真分析,同时分析了施工过程的坝肩层间错层带的变形。计算结果表明施工过程的坝体变形较小,坝体有限元等效应力满足规范要求,坝肩层间错层带错动变形很小,说明大坝结构设计合理,坝肩无错动危险。计算成果为工程项目的实施提供了技术依据,同时对类似工程分析具有借鉴作用。

26GHz频段IMT-2020(5G)系统与卫星间业务频率共用分析方法研究

根据国际电信联盟(International Telecommunication Union,ITU)的相关建议和报告以及技术特性,提出了一种用于分析26GHz频段IMT-2020(5G)系统与卫星间业务(Inter-Satellite Service,ISS)兼容共存性的方法.方法将全球较大面积部署的国际移动通信系统(International Mobile Telecommunications,IMT)基站合理地建模为一定数量的中心站,从时间和空间两个维度开展分析.其中,时间分析以全球范围的IMT-2020(5G)基站为对象;空间分析以中国大陆范围的IMT-2020(5G)基站为对象,还考虑了实际的城市人口数量.分析结果表明,在26GHz频段部署IMT系统,与卫星间业务具有兼容共存的空间.

广义频分复用通信系统抑制干扰技术

针对采用GFDM(Generalized Frequency Division Multiplex)多载波调制的移动通信系统中,非正交性引起的ICI(Inter Carrier Interference)、OOBE(Out of Band Emission)问题,以及在衰落信道条件下存在的时域、频域选择性衰落问题,提出了根据干扰信号能量预估值来调整原型滤波器参数以降低干扰的方法.在此基础上,采用结合了压缩感知的低复杂度预编码算法,在降低计算复杂度的同时能进一步提高频谱效率.使用Matlab软件搭建模型验证上述方法,仿真结果表明,采用上述降低干扰的方法可以将GFDM系统BER(Bit Error Rate)控制在较低水平.

基于空谱特性的高光谱图像压缩感知重构

针对现有的高光谱图像压缩感知重构算法对图像的空谱特性利用不够充分,导致重构图像质量不够高的问题,提出了一种高光谱图像变投影率分块压缩感知结合优化谱间预测重构方案。编码端以频段聚类方式将高光谱图像的所有频段分成参考频段和普通频段,对不同频段单独采用不同精度分块压缩感知以获取高光谱数据。在解码端,参考频段直接采用稀疏度自适应匹配追踪(SAMP)算法重构,对于普通频段,则设计了一种优化谱间预测结合SAMP算法的新模型进行重构:首先通过重构的参考频段双向预测普通频段,并对其进行压缩投影,然后计算预测前后普通频段投影值的残差,最后利用SAMP算法重构该残差,以此修正预测值。实验表明,相比同类算法,该算法充分考虑了高光谱图像的空谱特性,有效改善了重构图像质量,且编码复杂度低,易于硬件实现。