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变速目标的光子回波外差信号处理方法研究 被引量：2
1
作者 蒲梦瑶 胡以华 +2 位作者 曲芳慧 张鑫源 董骁 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期222-232,共11页
变速运动目标的中频信号特征频谱具有连续集中的多频分量,且具有一定的多普勒展宽,在背景噪声和暗计数的影响下,光子回波外差信号的信噪比较低时,使用传统的信号处理方法得到的中频信号频谱以及时频分析特性效果较差。为提高信噪比,本... 变速运动目标的中频信号特征频谱具有连续集中的多频分量,且具有一定的多普勒展宽,在背景噪声和暗计数的影响下,光子回波外差信号的信噪比较低时,使用传统的信号处理方法得到的中频信号频谱以及时频分析特性效果较差。为提高信噪比,本文提出了将稀疏度自适应压缩感知和密度聚类相结合的信号处理方法,并采用该方法对变速目标的光子回波外差信号进行处理。该信号处理方法解决了变速目标频谱稀疏度K无法提前确定的问题,而且只需要较少的观测数据就可以重构信噪比较高的中频频谱。此外,该方法结合密度聚类算法对中频频谱进行了第二重去噪,大幅度减少了噪声分量。研究结果表明,该信号处理方法能够将信噪比提高一定幅度且多普勒展宽精度误差在10%以内,可以得到较为完整的重构中频信号频谱,同时较好地解决了信号时频分辨率较差的问题以及单光子探测等间隔时间序列造成的时频图中的倍频现象,得到了更好的时频特性描述。 展开更多
关键词 光谱学 光子外差 压缩感知 聚类去噪 多普勒测速 时频分析
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双通道符合计数光子外差探测系统仿真构建与研究
2
作者 蒲梦瑶 胡以华 +2 位作者 杨博 董骁 张鑫源 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第14期22-31,共10页
本文提出将符合测量方法用于光子外差测速技术中,将光子符合计数模式应用于光子外差测速系统,能够在一定程度上减少背景噪声、暗噪声和后脉冲带来的光子误计数,提高信噪比等测速性能。基于外差原理与单光子探测的泊松响应,以及光子符合... 本文提出将符合测量方法用于光子外差测速技术中,将光子符合计数模式应用于光子外差测速系统,能够在一定程度上减少背景噪声、暗噪声和后脉冲带来的光子误计数,提高信噪比等测速性能。基于外差原理与单光子探测的泊松响应,以及光子符合计数原理,本文仿真研究了双通道符合计数光子外差系统的性能,利用1550 nm连续波激光器探测匀速运动目标,结果表明,双通道符合计数模式下中频信号功率谱的信噪比明显高于单通道自由运行模式和一阶滤波下的功率谱信噪比。随着信号光子数增加,两种计数模式的信噪比能够相差2~3 dB。针对该方法,又进一步通过仿真研究了本振光强、背景噪声、中频频率、探测时长四个因素对双通道符合计数光子外差测速系统性能的影响。结果表明,随着本振光强与信号光强的比值逐渐增大,系统信噪比先增大后减小,在k_(L)=3附近时达到最大;背景噪声越大,饱和信号光子数越大,饱和信噪比越低;探测时长越长,饱和信噪比提高幅度越大;而在探测带宽之内,中频频率也即运动目标的速度对结果影响较小。本文从改变前端光子计数模式的角度提高光子外差探测系统的性能,为提高光子外差测速的信噪比拓宽了思路。 展开更多
关键词 探测器 光子外差 单光子探测 符合计数 测速性能 影响因素
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光子外差测速技术研究
3
作者 刘宣佑 《现代导航》 2020年第1期58-61,共4页
光子外差探测是将外差探测技术与光子计数计时相结合的全新探测技术,通过采用具有单光子探测能力的光子计数器作为探测器,极大提升了光子外差探测的灵敏度.本文建立了光子外差探测的物理模型,完成了光子外差体制激光雷达系统设计,开展... 光子外差探测是将外差探测技术与光子计数计时相结合的全新探测技术,通过采用具有单光子探测能力的光子计数器作为探测器,极大提升了光子外差探测的灵敏度.本文建立了光子外差探测的物理模型,完成了光子外差体制激光雷达系统设计,开展测速验证实验.实验结果表明,使用光子外差测速技术可在强背景噪声条件下获取目标速度信息,其测速精度达0.005m/s. 展开更多
关键词 光子计数 光子外差 频谱解析
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太赫兹信号在几种塑料材料遮挡下的透射衰减
4
作者 王心怡 卞诚真 +2 位作者 李韦萍 张尧 余建军 《太赫兹科学与电子信息学报》 2024年第5期516-522,共7页
随着物联网时代的到来,人们对于更高带宽和更快速率的需求日益增加。太赫兹频段的引入为这一问题提供了一种新的解决方案。太赫兹信号具有穿透力强、对非金属材料具有较好的穿透性以及较高的分辨率等特点,在通信和成像领域具有巨大的潜... 随着物联网时代的到来,人们对于更高带宽和更快速率的需求日益增加。太赫兹频段的引入为这一问题提供了一种新的解决方案。太赫兹信号具有穿透力强、对非金属材料具有较好的穿透性以及较高的分辨率等特点,在通信和成像领域具有巨大的潜力。本文基于光子辅助原理,搭建了利用光子外差拍频的方式产生386.2 GHz和438.4 GHz两个频率的太赫兹信号的太赫兹传输系统,并测量了太赫兹信号在聚4-甲基戊烯(TPX)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)这4种常见的塑料材质遮挡下的穿透损耗,得到了在室内环境下这些材料的衰减特性,且将实验结果与比尔吸收定律拟合。从实验结果发现5 mm厚的PP板和PE板对于太赫兹信号的衰减在1 dB以下,很薄的PP板和PE板对386.2 GHz和438.4 GHz两个频率的太赫兹信号的遮挡作用很微弱;实验所选频段的太赫兹信号几乎无法穿透15 mm厚的PMMA板。太赫兹信号在塑料材质中的透射衰减特性的探索与研究对毫米波通信系统中合适的天线材料的选择具有参考价值,在实际应用中起着重要的指导作用。 展开更多
关键词 太赫兹信号 光子外差拍频 穿透损耗 衰减特性
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合成孔径激光成像雷达(VI):时空散斑效应和外差探测信噪比 被引量：23
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作者 刘立人 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期2326-2332,共7页
研究了合成孔径激光成像雷达成像过程中激光散斑效应对于光学外差探测的影响,考虑了光学天线孔径对于散斑的空间平滑效应,特别是提出了时间变化的散斑统计特性并进行了数学分析,因为线性调频激光在一次激光曝光时间过程中激光散斑的花... 研究了合成孔径激光成像雷达成像过程中激光散斑效应对于光学外差探测的影响,考虑了光学天线孔径对于散斑的空间平滑效应,特别是提出了时间变化的散斑统计特性并进行了数学分析,因为线性调频激光在一次激光曝光时间过程中激光散斑的花样是变化的。最终给出了考虑时空散斑效应的光子受限外差探测信噪比。 展开更多
关键词 合成孔径激光成像雷达 啁啾激光 激光散斑 散斑平滑 光子受限外差探测 载波噪音比 信号噪音比
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