量子物理在生物学中可能起到的重要作用吸引了人们的广泛兴趣。一方面,基于量子物理的新型器件提供了一种有效的探索生物系统的新方法。比如,利用金刚石中的单量子自旋,可以高效地对原子核自旋进行极化,从而实现利用纳米金刚石来做磁共振成像显影剂。此外,金刚石中的单量子自旋还提供了在活体内进行原子核自旋检测以及蛋白质结构解析的可能途径。另一方面,在分子尺度上,量子物理在生物过程中也可能起到重要的作用，特别是电子和声子振动之间的量子动力学相互作用在生物过程中极其关键,可以解释光合作用的高效率,并且有助于理解嗅觉的机理。

为解决多幅分块图像在图像重建和加密等方面存在运算量巨大的局限性，提出了基于压缩感知和正交调制实现图像分块重建的新方法。该方法将单幅图像按需要均分为若干块，对于每一个块图像分别进行压缩感知的采集过程，再将采集的测量值和正交基矩阵相乘完成正交调制。当需要从总数据中恢复部分信息时，只要乘以与待恢复部分相应的正交基矩阵的转置，便可提取出需要恢复的块图像测量值。最后利用正交匹配追踪算法进行重建运算。实验结果表明，在采样率为30%左右时，可以精确重建出原始图像，且加密安全性高。

海战场的目标识别是敌我判断、精确跟踪以及准确打击的前提，在现代海战中起着至关重要的作用。针对舰船编队场景下的海战场典型目标的识别问题，提出了一种基于卷积神经网络的协同识别方法，该方法通过优化VGG-NET的层数、节点数得到一组易于训练的精简网络，构建了一种多输入/单输出的舰船协同识别架构，提出一种基于D-S证据理论的加权和方法用于单输出的决策级融合。仿真实验表明，基于单平台的方法在烟雾环境下仅获得47.22%的识别率，而使用协同识别方法能够获得55.83%的识别率。该方法具有良好的性能，能够在复杂海战场环境下有效地识别目标。

传统的幕中触发法在计算过幕时刻时是将光幕沿厚度方向的分布理想化为矩形,实际光幕由于镜头成像原理,其厚度呈梯形分布。当光幕之间存在夹角或弹丸斜入射光幕时会引入过幕时刻的提取误差。基于光幕探测器输出信号的幅值与弹丸在光幕中的位置呈线性对应关系,提出了一种弹丸穿过倾斜梯形光幕特征时刻修正算法。通过对光幕厚度的分析,采用迭代修正算法计算出半峰值点和弹道线与光幕中心面交点的时间差,得到弹尾到达光幕中心面的准确时刻。实弹射击表明,修正算法提取过幕时刻精度平均提高7.9%,可以直接用于六光幕天幕立靶测量系统。

光子轨道角动量的本征态是无穷维的，以轨道角动量作为信息的载体可以极大地增加量子密钥分发的安全性，然而大气湍流的随机起伏会导致传输光波的波前发生扭曲、振幅发生起伏，严重影响以光子轨道角动量编码的通信系统的安全性。通过理论分析单光子轨道角动量态传输经过non-Kolmogorov湍流后输出态的条件概率获得大气湍流对单光子轨道角动量态的影响信息。研究结果表明,光束参数一定的条件下，湍流的内尺度和谱指数越大或折射率结构常数和湍流的外尺度越小对光子轨道角动量的影响越小。

液体透射光谱准确测量是其光学常数计算的重要基础。以去离子水为研究对象,基于液体透射光谱常见的三种测量方式,利用TU-1901/1900双光束紫外可见分光光度计测量其在190~900 nm波段的透射光谱,通过双厚度反演模型计算其光学常数,与现有的公开数据进行对比分析。研究结果发现，液体透射光谱测量方式对其光学常数反演有显著的影响；基于双光束差式测量法计算结果明显优于其余两种方式,利用其测量光谱反演液体光学常数偏差小于20%。为进一步准确研究液体光学常数提供了参考依据。

针对弹丸爆炸中冲击波威力测量受传感器特性及测量环境影响的问题,提出了一种利用高速录像机进行摄影测量与数据处理的方法,分析了纹影摄像的基本条件及冲击波成像过程,建立了测量模型、误差分析模型,通过将测量数据与压电传感器测量数据进行比对,验证了爆炸冲击波高速纹影测量方法的有效性,实现了冲击波流场的可视化,建立了测量模型及误差分析模型,等效TNT当量相当误差优于10%。经过实际验证,该方法具有可行性和较好的精度,实现了冲击波威力自由空间测试。

为弥补强光效果测量以往人为主观评价测量的不足,实现强光对微光夜视设备干扰效果和干扰持续时间的自动测量,提高测量的准确性,在理论分析强光对微光夜视设备的干扰机理基础上,运用图像相关性处理方法,设计了强光对微光夜视设备的干扰效果测量系统,解决了强光干扰弹对夜视设备干扰效果自动测量的关键技术难题,也可为类似强光干扰性能测量提供参考。

对于空间调制傅里叶光谱仪来说,由于数据长度受到CCD像元数量和最大光程差的限制。而分辨率大小反比于数据的实际长度,因此通常经过傅里叶变换所得到的分辨率是受到了数据长度的限制的。除了增加CCD像元数量、更改像元尺寸、改善光路等改变硬件的方法外,还可以使用现代谱估计的方法,通过对数据建立模型进行外推,从而有效扩充数据长度,提高分辨率。利用Burg算法,计算空间调制傅里叶光谱仪所得数据的自回归(AR)模型功率谱。通过此方法获得的计算结果在适当的AR模型选阶的情况下,具有高计算分辨率的特点,并且在获得数据的空间频率较低、像元数量较少的情况下仍然拥有一定的频率分辨能力。实验计算了不同选阶之下,FFT算法和不同选阶下Burg算法测量结果与其稳定程度,说明了Burg算法的选阶对光谱分辨率有着切实的影响,而且应用补零的FFT算法虽然无法提高光谱的分辨能力,但是会通过减少栅栏效应增强光谱计算分辨率,并且稳定程度与Burg算法在适当选阶下相近。

电缆网络故障频发会给社会生产与生活造成严重的经济损失和安全隐患,因此需要对电缆网络进行实时监控以确保其正常运行。提出了利用多路宽带准正交的混沌脉冲位置调制信号（Chaotic Pulse Position Modulation, CPPM）结合分布式检测方法进行电缆网络故障检测,通过对构建的Double-Y形网络中的故障进行检测,从而证明该方法的可行性。实验结果表明：该方法不仅能够有效解决单端检测中故障定位模糊的问题,而且能够克服分布式检测中信号相互干扰的问题,准确高效地对电缆网络故障进行定位,并能够进行在线检测,在测量范围达到850 m时,相对误差小于2.3%。

针对捷联反射镜稳定平台处于跟踪状态时,机动目标及脱靶量时滞导致跟踪精度降低的问题,结合模糊控制及动态高型技术提出了一种改进的控制算法。传统动态高型控制方法在原有控制系统基础上动态并入积分环节以构成高型系统从而减小跟踪误差,但积分环节的并入和退出时机不易掌握,使得系统动态性能恶化,引入模糊控制理论建立系统跟踪误差及误差微分和积分环节系数之间的关系,使得动态调整积分策略为渐变而非“开关”。经仿真验证,该方法相较于普通PID控制方法跟踪精度提高了1个数量级,对工程实践具有指导意义。

针对医学领域下颌运动虚拟再现的测量需求和实际测量中牙齿遮挡与数据配准的相关问题,提出了一种基于单双目视觉系统结合的下颌运动轨迹跟踪与仿真系统。该系统由两台CCD相机和一台投影仪组成,采用双目测量系统的结构,由一套基于三角法重建的双目视觉测量系统和两套基于相移法的单目结构光系统组成,采用一个位置标定多个系统的标定方法,实现了数据的配准及融合。获取患者下颌运动轨迹和带颌垫牙齿点云数据后,将标准点云模型与获取的点云数据进行配准并导入仿真系统,仿真结果符合下颌运动规律,再现了患者各时刻的下颌运动空间姿态。实验结果表明,该系统实现了下颌运动的高精度虚拟再现,为下一步医学领域的应用奠定了基础。

为了解决由于位置敏感探测器有效光敏面过小导致的激光通信设备中信标光探测视场过小的问题,提出了一种基于BP神经网络的校正方法,并确定了一种适合FPGA实现的BP神经网络结构。该方法利用神经网络良好的非线性映射能力逼近非线性函数,从而实现非线性校正,增加光敏面可用面积达到增加探测视场的效果。仿真结果表明2-15-15-2结构且传递函数选择Log-sigmod+Log-sigmod函数的BP神经网络可有效抑制位置敏感探测器非线性的影响且易于硬件实现。

在天文/惯性组合导航系统中,当星体跟踪器集成安装在惯性测量组件上时,惯导调制过程与天文测星过程会存在冲突,多次测星后,会激励较大舒勒振荡,引起系统水平姿态误差变大。提出了一种测星/调制综合控制技术,将测星对称设计在双轴调制过程中,解决因测星不对称引起速度误差变大的问题。仿真结果表明,惯性水平基准舒勒振荡误差减少20%,验证了该方法的可行性和有效性。

在高精度原子陀螺仪研究中,需要通过加热铷源释放铷原子,而铷原子释放速率和数量稳定性直接影响原子陀螺仪的精度。为了实现铷源的精密温度控制,设计了一种直接利用温控芯片控制和加热铷源的精密温控系统。该系统运用LTC1923驱动外部的全桥驱动管控制低磁线圈对铷源加热。经实验测定,铷源的温度稳定性能够稳定在±0.3 ℃以内。该温控精度能够使得腔体中铷原子的数量具有很好的稳定性,为原子陀螺的实现奠定了技术基础。该控制系统具有温控精度高、体积小、操控简单等特点。

RS485通讯、低压电力载波通信、短距离无线通讯技术作为现有的三种主流抄表技术,因其自身技术缺陷,已无法满足电力系统高度可靠的要求。而塑料光纤作为新一代电力传输介质,对于智能集抄系统及窄带物联网(NB-IoT)具有重要的战略意义。从塑料光纤的特性、塑料光纤用于智能集抄系统的设计、实施路径以及应用角度出发,系统阐述了塑料光纤作为通信介质用于智能集抄等方面具备巨大的价值,对比结果表明,塑料光纤智能抄表系统可实现串口通讯速率快、可靠性高、稳定性强及提升抄表效率等技术优势,从而对我国塑料光纤的高端应用提供实际指导意义。

以GaN微米柱为平台,计算了激子极化激元的Gross-Pitaevskii方程(GP方程)。通过计算,初步分析了激子极化激元凝聚态维持稳定的时间,同时与GaAs材料制备的微腔进行了对比,讨论了失谐、耗散速率以及拉比分裂等参数对激子极化激元凝聚态稳定性的影响,发现了随着失谐参数的增大,激子极化激元凝聚态保持稳定的时间逐步延长。当失谐Δ=±75时,稳定时间达到30 ps以上,且不再大幅变化。由于选用的是宽禁带半导体材料GaN制备的微米柱,因此拉比分裂值相比GaAs等材料来说非常大,对于常温下形成激子极化激元凝聚态提供了充足的条件。