光正交频分复用（O-OFDM）技术被广泛应用于可见光通信系统（VLC）中以提高数据传输速率，但是O-OFDM系统存在峰值平均功率比（PAPR）高的问题，限制了其系统性能。本文首先针对传统的非对称限幅光正交频分复用（ACO-OFDM）系统频谱效率低下以及计算复杂度高的问题，使用无厄米特对称的单极性光正交频分复用（UO-OFDM）系统。其次在UO-OFDM系统上使用传统的部分传输序列（PTS）技术来降低其PAPR，同时针对传统的PTS技术计算复杂度高以及搜索最佳相位旋转因子效率低的问题，提出使用遗传算法（GA）来优化PTS技术。仿真结果表明：GA-PTS相比于传统的PTS技术，在PAPR抑制性能差别不大的情况下极大地减少了搜索最佳相位旋转因子所需的时间；同时与基于GA-PTS算法的ACO-OFDM系统所用的时间相比，基于GA-PTS算法的UO-OFDM系统所用的时间有所减少，且随着最大遗传代数的增加，减少的时间更加明显。

为了避免传统羊群计数任务中, 羊只之间相互遮挡带来的干扰, 提高羊群计数的准确度, 采用了视觉几何群(VGG-16)与空洞卷积(DC)相结合的VDNet神经网络羊群计数方法。该方法在网络前端采用去除了全连接层的VGG-16网络提取2-D特征, 后端采用6层具有不同空洞率的DC提取更多的高级特征; DC在保持分辨率不变的同时扩大了感受野, 替代池化操作, 降低了网络的复杂性; 最后用一层卷积核大小为1×1的卷积层输出高质量的密度图, 通过对密度图像素积分得出输入图片中羊的数量, 并进行了理论分析和实验验证。结果表明, VDNet的平均绝对误差为2.51, 均方误差为3.74, 平均准确率为93%。这一结果对羊群计数任务是有帮助的。

针对油动四旋翼欠驱动、时变环境误差大、高度非线性等问题，为得到更加精准的控制量，提出了基于自适应积分反步法与混合滤波算法相结合的控制算法，并将此算法应用到振动噪声大的油动四旋翼无人机的控制系统中。在相同的仿真条件下与积分反步法进行比较试验，结果表明，应用自适应积分反步法与混合滤波算法相结合的控制算法的无人机对较强的噪声干扰具有一定的鲁棒性，能使四旋翼稳定悬停，控制效果较为理想。

为提高可见光通信系统安全性, 并进一步降低系统的误码率, 将具有伪随机特性的混沌序列、扩频技术和脉冲位置调制(PPM)引入到发光二极管(LED)光通信系统, 实现了一种基于混沌脉冲位置调制(CPPM)的LED光通信系统。在加性高斯白噪声(AWGN)信道下, 分别分析了信噪比对PPM系统误码率, 及密钥、信噪比和混沌序列的长度对CPPM系统误码率的影响。仿真结果表明: 当混沌序列的长度大于32为时, CPPM系统优于PPM系统, 可降低系统的误码率, 提高系统的安全性。

为了提高室内定位精度, 实现三维定位, 文章提出了一种基于单个发光二极管(LED)的室内反向定位系统。该定位系统解决了利用多个LED定位时的干扰问题, 其将日常所用的白光LED作为光源, 既与实际情况相符, 又便于将来推广使用。该定位系统根据接收机接收到的光照度来估算距离, 以残差平方和最小为目标函数拟合出最佳回归曲线, 再利用三边定位原理以及空间几何关系确定接收机坐标。实验结果表明, 在实际应用场景中, 该定位系统能够实现准确的室内定位服务。

为了改善室外发光二极管(LED)可见光通信系统的性能, 解决湍流效应引起的光束相位变化、光束漂移、光束扩展等干扰问题, 提出了一种基于多输入多输出(MIMO)技术的LED可见光通信系统。首先构建了大气湍流信道模型, 然后利用MIMO技术相关原理搭建了LED可见光通信系统模型, 最后采用最大比合并的方法恢复出原始的信号, 并计算误比特率。结果表明, 在相同的湍流强度下, 随着系统分集程度越大, 误比特率越低; 在强湍流信道环境下, M=3,N=4的通信系统实现了10-7的误比特率, 与M=1,N=1的通信系统相比, 误比特率降低了5个数量级。该研究验证了MIMO技术抑制湍流效应的可行性与有效性。

为了改善复杂交通环境下湍流信道的光强闪烁对信号的影响，研究了大气湍流光强闪烁的系统模型，并且针对PPM和DPIM等调制方法存在的问题，提出一种新型的无线光通信调制方法——头脉冲位置调制(head pulse position modulation，H-PPM)。根据湍流信道的特点，推导出基于H-PPM的可见光通信系统未编码时与RS(Reed-Solomon)码纠错后的误时隙率公式。数值仿真曲线证明，当系统误码率为10-10时，RS(15,7)纠错码可以提高约18 dB的编码增益。由此可得，采取H-PPM调制和RS编码相结合可提高信号的质量，更有利于复杂交通环境下的可见光通信。

LED交通灯作为智能交通系统中的光通信媒介具有广泛的应用前景。只有对LED交通灯的通信传播信道特征有充分了解才能确保所设计的可见光 通信系统具备令人满意的性能,而构建信道模型则是一种花费比较小且较为灵活的替代手段。采用微分元素表征方案构建直射链路和一次路 面反射链路的信道模型,分析了典型天气条件、接收机位置、传输距离和不同路面反射对通信系统传输特性的影响。仿真结果表明:信道 建模时应忽略沥青和积水路面漫反射对通信的影响,考虑冰和积雪路面漫反射对信号接收的影响;汽车距离光源表面越近,接收信号越强; 同时验证了接收机安装在汽车顶部接收信号的效果最佳。

为了进一步改善大气激光通信系统的性能, 将具有强纠错能力的RS码和具有更强的传信能力和更高的带宽利用率的三脉冲的多脉冲位置调制(MPPM)技术引入了系统。实现了一种新型的大气激光通信系统, 即基于RS码和MPPM的大气激光通信系统。实验结果表明, 用FPGA实现的这种新型系统能够正确地完成二进制信息的传送。

为了改善雨、雾、雪等环境因素对大气激光通信系统性能的影响，建立了一种新的多脉冲位置调制(MPPM)系统。在新系统中不但加入了RS编译码器，而且对接收到的信号采用了最大似然检测技术。分析了信噪比、保护时隙持续时间、信息时隙宽度等性能参数。仿真结果表明，适当地选择参数，可以最大程度减少环境因素对大气激光通信的影响，提高大气激光通信系统的性能。