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Abstract
Ordnance Engineering Department, Naval University of Engineering, Wuhan 430033, China
We propose an LED reshaping lens design for a handheld underwater wireless optical system to solve the problem of targeting the receiver. The simulation results shows that the designed lens can achieve 0.91 light intensity uniformity and 91.39% optical efficiency in hemisphere space, even with the actual LED model. After fabrication with computer numeric control, the work demonstrates the design to be effective.
080.4298 Nonimaging optics 220.2945 Illumination design 220.0220 Optical design and fabrication 060.4510 Optical communications Chinese Optics Letters
2015, 13(2): 020801
1 海军工程大学兵器工程系, 湖北 武汉 430033
2 中国人民解放军73106部队, 江苏 淮安 223311
应用于两栖车辆平台的无线光通信系统通信距离短,具有体积小、功耗低,不使用稳定伺服系统的要求。首先分析近红外光在海平面上传输的主要衰减,并在此基础上建立链路光功率几何衰减模型,推导出在特定条件下,接收光功率与接收光轴偏离发射光轴距离、倾斜角以及光源发散角的关系。最后,应用MATLAB进行了仿真计算,得出光通信距离为100 m、300 m和500 m的最优发散角分别为24°、8°和5°,即此发散角下接收光学系统的光功率为阈值时,可偏离光轴距离达到最大。
衰减 光功率 偏离光轴距离 发散角 attenuation laser power deviating optical axis distance divergence angle
1 中国人民解放军 91388部队, 湛江 524022
2 海军工程大学 兵器工程系, 武汉 430033
为了研究水下无线LED光通信中圆形阵列光源性能, 以6个LED组成的圆形阵列光源为对象, 基于单个LED空气中照度分布模型推导出其相对照度分布数学模型; 以水下照度计为工具, 用点阵测量法研究其在水下的实际空间照度分布, 并分析了实验数据。结果表明, 该光源出射端口处光照度值随着加载信号的频率增加而增加, 光源的水下辐射照度整体分布不对称;当光信号传播到一定距离后, 在光接收平面上, 照度值各向趋于均匀分布。
光通信 阵列光源 相对照度 照度分布 optical communication array light source relative intensity of illumination illumination distribution
1 海军工程大学兵器工程系， 湖北 武汉 430033
2 海军装备部， 北京 100841
针对无线光通信工作频率高、通信频带宽、数据传输能力强、传输距离远的特点，提出建立水下无线光通信自组织网。为解决水下无线光通信点对多点通信的问题，提出了一种组合折反射镜，为建立移动自组织网（Mobile Ad hoc Network，MANET）提供条件。研究利用OPNET对按需距离向量协议（AODV）进行仿真，通过设置移动节点参数模拟水下无线光通信自组织网，分析了不同网络规模、不同节点速度、不同发包率对网络的吞吐量、时延、误比特率等性能的影响。仿真结果表明，AODV在节点速度5 m/s~10 m/s以下，网络规模10个节点左右，发包率小于20 packets/s时对网络拓扑变化的适应性较好。
光通信 水下 自组织网 协议性能 optical communication underwater Ad hoc network protocol performance
为了改善脉冲位置调制需要符号同步和数字脉冲间隔调制、双头脉冲间隔调制、多幅度脉冲间隔调制符号长度不固定所引起的接收发机结构复杂和调制器速率不固定等问题，提出将定长数字脉冲间隔调制应用于水下无线光通信系统。分析了带宽需求、传输容量，并与其它调制方式进行了比较; 在给出水下无线光通信信道模型的基础上，推导了该信道中定长数字脉冲间隔调制方式的误包率表达式。结果表明，定长数字脉冲间隔调制适用于水下无线光通信系统。
光通信 定长数字间隔脉冲调制 水下 差错性能 optical communication fixed-length digital pulse interval modulation underwater error performance
海军工程大学兵器工程系, 湖北 武汉 430033
根据激光引偏干扰系统的工作原理和使用方法，开发了一套激光引偏干扰半实物仿真训练系统。首先按照原理相同、操作相近的原则设计了半实物仿真系统，并重点分析了其中的关键技术；然后基于自主开发的半实物仿真训练系统，探讨了其操作训练方法。试验证明，开发的半实物仿真训练系统和规划的训练方法能够模拟激光引偏干扰对抗过程中威胁来袭、任务受领与分配、系统展开布设、引偏对抗和系统撤收的全过程，可用于激光引偏干扰系统基本操作和战术演练教学。
仪器 光电对抗 激光引偏干扰 半实物仿真 操作训练 激光与光电子学进展
2013, 50(8): 080027
1 海军工程大学兵器工程系, 湖北 武汉 430033
2 华中科技大学光电子科学与工程学院, 湖北 武汉 430074
舰船尾流的激光探测是一种新的鱼雷制导手段。水体的后向散射光信号是舰船尾流后向散射光信号检测的常见干扰,由于其在频域十分接近且信号强度大于尾流信号,因此难以用传统方法提取有用的尾流信号。针对这一问题,提出了一种基于盲源分离的处理方法,将核独立成分分析技术应用于舰船尾流后向散射光信号的提取。介绍了核独立成分分析的基本原理和具体算法,进行了仿真计算,并与传统独立成分分析算法进行比较。结果表明在盲源信号分离中,基于核空间的独立成分分析与其他独立成分分析算法相比更具有准确性。最后应用该方法对海上实验数据进行处理,提取出了舰船尾流信号,取得了良好的效果,验证了该算法的有效性。
舰船尾流 后向散射 激光水下探测 核独立成分分析 ship wake flow backscatter underwater laser detection kernel independent component analysis
海军工程大学兵器工程系， 湖北 武汉 430033
在水下无线光通信中，以往计算接收光功率的方法大多没有考虑水体散射对光束发散角和光功率分布的影响。采用汉克尔变换的光束传输函数研究了在水下三维空间的光功率分布，在此分布基础上考虑接收机尺寸、空间位置、接收平面角度等因素产生的几何损耗，求得接收光功率，并进行了实验，结果表明本方法比以往方法更接近实验数据。
光通信 光功率 汉克尔变换 水下 空间分布
为了从噪声背景中有效地提取舰船尾流后向散射光信号，采用4阶Daubechies小波对采集的信号进行了1维离散小波变换，将主要包含目标船后向散射光信号的低频部分和主要包含噪声的高频部分区别开来，使用阈值函数进行小波系数处理。在小波软硬阈值去噪方法的基础上，提出了一种新的阈值函数。该阈值函数克服了硬阈值函数值不连续的问题和软阈值函数存在恒定偏差的问题，同时引进了度量数据分布稀疏性的熵值作为阈值函数的参量。结果表明，新的阈值函数不仅滤除了原信号中高频部分包含的噪声，还弥补了软硬阈值函数的不足，收到了良好的效果。
散射 舰船尾流探测 小波变换 熵 scattering ship wake detection wavelet transform entropy
