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基于均匀分布偶极子的天线辐射场建模方法

电波科学学报 2024年第3期39卷 484-491页

作者：李永晨林嘉轩廖意王晓冰散射辐射全国重点实验室上海200433

针对雷达观测目标近场电磁散射的天线相关问题,发展了基于偶极子模型的天线辐射场建模方法。偶极子模型包括电偶极子与磁偶极子,其位置均匀分布于天线辐射口面,通过偶极子辐射场坐标变换和天线辐射场球面波展开(spherical wave expansio... 详细信息

针对雷达观测目标近场电磁散射的天线相关问题,发展了基于偶极子模型的天线辐射场建模方法。偶极子模型包括电偶极子与磁偶极子,其位置均匀分布于天线辐射口面,通过偶极子辐射场坐标变换和天线辐射场球面波展开(spherical wave expansion,SWE),建立了偶极子参数与天线辐射场SWE系数之间的线性矩阵方程,并采用奇异值分解(singular value decomposition, SVD)方法实现了偶极子参数的最小二乘估计。对喇叭天线、波导缝隙天线和微带贴片阵天线进行偶极子建模实验,建立了这三种天线辐射场建模误差小于1%的等效偶极子模型,通过对等效偶极子模型预测任意观测距离天线辐射场精度的评估,验证了基于均匀分布偶极子建模天线辐射场的有效性。

关键词：天线辐射场建模偶极子球面波展开奇异值分解(SVD)

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基于锁模光学频率梳的高速数据传输

物理学报 2024年第4期73卷 178-185页

作者：刘琪华梅佳雪王金栋张福民曲兴华天津大学精密测试技术及仪器全国重点实验室天津300072 重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室重庆400044

大数据时代网络数据流量的爆炸式增长给通信系统的容量和数据传输速率带来极大的挑战.本文基于锁模光学频率梳的宽光谱范围和高相位相干性提出了一种高频正交幅度调制信号生成方法,通过电光调制器对光学频率梳进行幅度相位整形并下变频... 详细信息

大数据时代网络数据流量的爆炸式增长给通信系统的容量和数据传输速率带来极大的挑战.本文基于锁模光学频率梳的宽光谱范围和高相位相干性提出了一种高频正交幅度调制信号生成方法,通过电光调制器对光学频率梳进行幅度相位整形并下变频至射频域,生成携带编码信息的高速、高阶、低相位噪声的调制信号,再结合锁模光学频率梳窄线宽、多波长的特性,仅使用单个激光器即可实现基于波分复用技术的大规模并行高速通信.仿真验证了该方案的可行性,随后在100 m的自由空间光链路中使用光子微波信号进行16元正交幅度调制通信实验,实现了误码率低于10^(–6)的14 Gbit/s数据传输.

关键词：锁模光学频率梳微波光子学空间光通信正交幅度调制

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面向多层多域巨型星座的卫星网络拓扑控制

通信学报 2024年第7期45卷 1-9页

作者：徐晓帆章跃跃曹馨悦缪馨燕锋杜平上海卫星互联网研究院有限公司上海200120 卫星互联网全国重点实验室上海200120 上海市卫星互联网重点实验室上海200120 东南大学移动通信全国重点实验室江苏南京210018

针对巨型星座单星任务的时变性以及由此产生的负载过重、单节点脆弱性以及网络控制平面的高可靠性需求,研究面向多层多域巨型星座的卫星网络拓扑控制,提出了一种基于北斗网格位置码的多层多域拓扑描述模型。首先给出了域、层、片、元相... 详细信息

针对巨型星座单星任务的时变性以及由此产生的负载过重、单节点脆弱性以及网络控制平面的高可靠性需求,研究面向多层多域巨型星座的卫星网络拓扑控制,提出了一种基于北斗网格位置码的多层多域拓扑描述模型。首先给出了域、层、片、元相关概念及其定义,以实现对卫星节点和星间链路的拓扑特征的统一表征,刻画卫星节点的连通状态以及整个星座的网络拓扑结构;然后设计了一套以在轨控制器为核心、以地面网络控制为辅助的拓扑控制架构,用于提供常态化运行服务保障;最后通过仿真平台对巨型星座子域划分和统一表征进行了验证分析。仿真结果表明,所提拓扑描述模型能够提高巨型星座卫星网络拓扑控制过程的实时性与准确率。

关键词：巨型星座多层多域北斗网格位置码网络拓扑控制

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等离子体绕流场电磁波传输特性分析

电波科学学报 2024年第1期39卷 18-25页

作者：宁超邓浩川满良韦笑散射辐射全国重点实验室北京100854

本文分析了等离子体绕流场中电磁波传输特性随几个主要物理参数的变化规律,包括电子密度、谐振频率、碰撞频率等。通过时域有限差分(finite-difference time-domain, FDTD)方法进行了仿真,结果表明在典型仿真输入条件下,在米波至毫米波... 详细信息

本文分析了等离子体绕流场中电磁波传输特性随几个主要物理参数的变化规律,包括电子密度、谐振频率、碰撞频率等。通过时域有限差分(finite-difference time-domain, FDTD)方法进行了仿真,结果表明在典型仿真输入条件下,在米波至毫米波波段,随着谐振频率升高,等离子体绕流场反射率升高、透射率降低;在米波至厘米波波段,随着碰撞频率升高,等离子体绕流场反射率降低、透射率规律性不显著;在毫米波波段以上,等离子体绕流场的反射率和透射率与碰撞频率关系不大,而且反射很弱,以透射为主。目标飞行高度在30~50 km且速度在5 000 m/s以上时,目标驻点处等离子体绕流场对S、C、X波段有显著的衰减作用,影响雷达探测或产生黑障现象。开展了基于高焓激波风洞的等离子绕流场电磁特性测量实验,获取了C、X波段雷达散射截面(radar cross section,RCS)数据和绕流场电子密度数据,并利用其验证了仿真结果的正确性。

关键词：等离子体电磁波反射率透射率雷达散射截面(RCS)

里德堡原子电场传感器的自校准性解析及测量不确定度评定

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电工技术学报 2024年第17期39卷 5321-5330页

作者：肖冬萍石筑鑫阎晟张淮清余传祥输变电装备技术全国重点实验室(重庆大学) 重庆400044

传统电场传感器需要标准场或更高准确度等级的传感器进行校准,而基于原子固有能级结构和光谱特征的里德堡原子电场测量可溯源至基本物理常数,量子传感自带校准功能。该文阐述了里德堡原子与外场相互作用的量子相干效应,说明了里德堡原... 详细信息

传统电场传感器需要标准场或更高准确度等级的传感器进行校准,而基于原子固有能级结构和光谱特征的里德堡原子电场测量可溯源至基本物理常数,量子传感自带校准功能。该文阐述了里德堡原子与外场相互作用的量子相干效应,说明了里德堡原子传感器的电场测量原理,并解析了其自校准性。基于所构建的针对低频电场的里德堡原子传感测量系统,分析了误差来源,定义和计算了各种不确定度分量,得到合成相对标准不确定度为3.885%;保守考虑,在大于或等于95.45%的包含概率下得到扩展不确定度为7.77%。在此过程中,明确了不确定度的主要影响因素并提出了减小其影响的建议。最后给出传感系统实测电磁诱导透明(EIT)光谱频移量与电场强度之间的拟合函数,拟合确定系数达到0.9969,验证了所构建的低频电场量子测量系统的准确性。

关键词：电场传感器里德堡原子自校准性量值溯源测量不确定度

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智能化阀口独立电液控制系统安全性能评估

机械工程学报 2024年第4期60卷 101-112页

作者：丁孺琦熊文杰程敏徐兵华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室南昌330013 重庆大学高端装备机械传动全国重点实验室重庆400044 浙江大学流体动力基础件与机电系统全国重点实验室杭州310027

阀口独立电液控制系统通过电子化反馈与复杂进出口独立控制策略提高系统智能化水平,但高安全风险也制约了其大规模市场化应用。为此,提出一种面向ISO 13849机器安全标准的阀口独立控制系统安全性能评估方法。针对阀口独立控制系统特有... 详细信息

阀口独立电液控制系统通过电子化反馈与复杂进出口独立控制策略提高系统智能化水平,但高安全风险也制约了其大规模市场化应用。为此,提出一种面向ISO 13849机器安全标准的阀口独立控制系统安全性能评估方法。针对阀口独立控制系统特有的多自由度控制、多变量反馈、多模式切换特点,结合故障树分析法和布尔代数运算建立系统四象限工况安全性模型,构建该模型至ISO13849中预定义安全结构类别的映射,推导系统安全性能等级PL值及其每小时发生引起危险的停机故障概率(PFHd)的量化方法。考虑常规控制、故障诊断与主动容错控制器三类控制方法,分析系统安全结构由类型1单通道至类型3双通道的变换。评估结果表明,系统PL仅为b级,难以满足移动机器d级要求;引入故障诊断后,PL仅提高至c级;增加故障主动容错后,不增加额外硬件冗余情况下PL可增加至d级甚至最高e级。研究工作为智能化电液系统控制、诊断、容错设计构建遵循机器功能安全的评估与指导。

关键词：阀口独立控制安全性能 ISO 13849 故障树分析故障诊断与容错

基于稳定流形法的构网型逆变器暂态稳定性分析

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高电压技术 2024年第8期50卷 3705-3714页

作者：白晨曦何汰航李夏岩陈昌松段善旭华中科技大学强电磁技术全国重点实验室武汉430074

具有电流限幅环节的构网型逆变器在实际运行中,会出现类似于同步发电机功角失步的暂态稳定性问题。为了正确地判断构网型逆变器在大扰动故障下是否发生暂态失稳,需要使用准确的暂态稳定边界。因此,针对构网型逆变器单机并网系统,提出了... 详细信息

具有电流限幅环节的构网型逆变器在实际运行中,会出现类似于同步发电机功角失步的暂态稳定性问题。为了正确地判断构网型逆变器在大扰动故障下是否发生暂态失稳,需要使用准确的暂态稳定边界。因此,针对构网型逆变器单机并网系统,提出了一种基于稳定流形法的暂态稳定边界描述方法,建立了包含功角与角频率信息的稳定区域,旨在准确地判断具有电流限幅环节的构网型逆变器在电网电压发生大幅扰动后是否失稳,并将该稳定边界应用于分析系统参数对暂态稳定性的影响,同时给出对应的临界切除时间。最后,通过单级式逆变器实验平台验证了暂态稳定边界的准确性和理论分析的正确性。

关键词：构网型逆变器暂态稳定稳定流形电流限幅临界切除时间

轨道车辆垂向轮轨力时域识别对比及其机器学习修正

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力学学报 2024年第1期56卷 247-257页

作者：朱涛吴佳欣王小瑞肖守讷阳光武杨冰西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室成都610031

为了尽可能减小轨道车辆垂向轮轨力时域识别中存在的误差,以时域法为基础,开展了基于机器学习修正的轨道车辆垂向轮轨力识别研究.首先建立了车辆动力学仿真模型,获取了车辆在随机轨道激励下以250km/h速度行驶时的轴箱加速度响应和垂向... 详细信息

为了尽可能减小轨道车辆垂向轮轨力时域识别中存在的误差,以时域法为基础,开展了基于机器学习修正的轨道车辆垂向轮轨力识别研究.首先建立了车辆动力学仿真模型,获取了车辆在随机轨道激励下以250km/h速度行驶时的轴箱加速度响应和垂向轮轨力.其次,建立了Green函数法、状态空间法这2种时域法对应的动载荷识别模型,对状态空间法的初值误差进行了分析,并引入多项式拟合法修正其趋势项误差,进而对比分析了2种方法的计算精度和计算效率.然后,针对时域法存在的识别误差,提出采用NARX(nonlinear autoregressive models with exogenous inputs)模型对识别误差进行训练和预测,用于消减模型中存在的如响应观测不全与观测噪声等因素造成的影响,进而对时域法识别结果进行修正,提高识别精度.最后,通过一个10自由度轨道车辆垂向动力学模型,对方法的正确性进行了验证.研究结果表明:2种方法对轨道车辆垂向轮轨力均具有较高的识别精度,对于各轮对的识别精度各有优劣;在计算效率方面,状态空间法比Green函数法更优;经NARX模型修正的2种时域法对轨道车辆垂向轮轨力均具有很好的识别效果,识别值与正演值的Pearson相关系数大于0.99,为极强相关.基于NARX模型的机器学习误差修正方法可有效提高时域识别精度,可以为后续轨道车辆轮轨力预测提供参考,具有较强的工程运用价值.

关键词：轨道车辆轮轨力识别 Green函数法状态空间法 NARX模型

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面向全息视频通信的自适应分块传输方法

电子学报 2024年第4期52卷 1144-1154页

作者：朱原玮黄亚坤乔秀全北京邮电大学网络与交换技术全国重点实验室北京100876

基于分治和按需传输思想的分块传输技术是解决三维全息视频流传输的有效手段.然而,现有的分块方案要么缺乏自适应机制,要么不适用于移动实时通信场景.为此,本文提出了VVSTiler(Volumetric Video Streaming Tiling selector),一种面向全... 详细信息

基于分治和按需传输思想的分块传输技术是解决三维全息视频流传输的有效手段.然而,现有的分块方案要么缺乏自适应机制,要么不适用于移动实时通信场景.为此,本文提出了VVSTiler(Volumetric Video Streaming Tiling selector),一种面向全息视频通信的自适应分块传输方法,能够在动态且有限的计算和带宽资源下最大化视频的观感质量.具体而言,本文对不同粒度的分块方案带来的影响进行了初步研究,发现细粒度的分块方案可提高动态网络资源的利用率,粗粒度的分块方案可保证视频编解码效率和鲁棒性.基于此,本文构建了考虑预测视口、可用计算资源以及网络带宽等上下文信息的视频观感质量优化问题,并设计了一个高效的求解方案以支持在线的分块粒度决策.本文在8iVFB(8i Voxelized Full Bodies)标准数据集上将VVSTiler与当前主流的分块传输方法进行了比较.实验结果表明,VVSTiler在有偏差的视口预测情况下实现了高达60.4%的视频观感质量提升,在较准确的视口预测情况下平均每帧视频节省了27%的带宽资源.

关键词：全息视频通信体积视频流点云视频自适应分块视口预测视频观感质量