摘要:为了克服电子计算的速率瓶颈，采用全光计算可以有效释放光子的巨大带宽资源，同时全光计算在全光通信网络中有着举足轻重的作用，集成光波导器件以其尺寸小、质量轻、功率代价小等优势已经成为最受关注的光子计算芯片资源之一。光子微积分运算是指在光域中直接对输入信号进行微积分数学运算。本文回顾了几种 常见的硅基光波导器件用于光子微积分运算的实现方案，包括高阶光子微分运算、分数阶微分运算、高阶常系数微分方程求解、可重构的一阶常系数微分方程求解，分别采用的硅基集成光子器件包括级联马赫增德尔干涉仪、掺杂型马赫增德尔干涉仪、级联微环谐振器和掺杂型微环谐振器。本文指出利用集成光波导器件来实现光子微积分器势必会成为光子微积分运算的重要发展方向。

摘要:由于有效利用了光子技术的优点，微波光子技术克服了传统微波系统中的一些瓶颈，从而提高已有系统性能，甚至开发出了全新的系统应用。很多光子器件已经被用在微波光子系统中，光纤布拉格光栅（Fiber Bragg grating, FBG）就是其中一种非常重要的全光纤器件。由于具有灵活的频谱响应特性、损耗低、质量轻、结构紧凑、以及与其他光纤器件耦合性好等独特的优势，光纤布拉格光栅已经成为了微波光子信号处理系统中的关键组件之一。本文主要介绍了近年来光纤布拉格光栅在微波光子信号处理应用中的最新进展，重点讨论的主要应用包括微波光子滤波器，微波任意波形产生，微波频谱感知以及光纤光栅传感器实时解调。最后，本文还讨论了在微波光子系统中应用光纤布拉格光栅的局限性及可能的解决方案。

摘要:微波光子信号处理具有带宽大、调谐性好、对电磁干扰不敏感、易于实现并行系统等优点，在过去数十年中受到了学术界的重视。相比于传统的电光相位调制和电光强度调制，偏振调制将待调制信息转换到光的一个二维参量（偏振）上，从而在实现信号处理时可提供更多的自由度和灵活性。在偏振调制器后连接一个检偏器，通过调节检偏器的检偏角去掉偏振调制的一个维度，即可实现相位调制和强度调制，因而任何基于相位调制和强度调制的微波光子信号处理都能基于偏振调制实现。同时，将偏振调制器的输出分成多路，每一个支路上都插入一个检偏器，则基于一个偏振调制器就可同时实现多个调制方式，从而进一步实现并行信号处理或多功能一体信号处理。此外基于单边带偏振调制，可利用非常简单的装置实现幅相无耦合的微波移相器，进而实现相位编码、复抽头系数滤波器、光控相控阵等信号产生或处理功能。本文建立了偏振调制的基本数学模型，并对基于偏振调制的多种微波光子信号处理功能进行了原理分析。

摘要:微波频率测量及分析在军用、民用领域中有着重要战略地位和重大需求，并随着通信、雷达、电子对抗中工作频率的不断攀升而面临着前所未有的挑战。近年来以微波光子学为基础的光子型微波频率测量技术应运而生，因其在瞬时带宽、抗电磁干扰方面有着显著优势，得到了长足发展，并具有重要的理论意义和实用价值。针对目前主要研究的光子型微波频率测量方案，如微波光子扫频方案、频率 幅度映射方案、频率 空间映射方案、频率 时间映射方案、光子压缩感知方案、以及数字化测频方案等，介绍了其基本原理及实验方案，并对各种方案的研究现状与进展进行了梳理、分析和总结。最后，对光子型微波频率测量的趋势和前景进行了简要探讨和展望。

摘要:快速成像技术在很多领域都有着重要的应用，本文基于超短光脉冲的时-空-频映射原理，提出并实现了一种超快平面显微成像技术。利用色散傅里叶变换及空间色散器件把光脉冲的宽带频谱信息分别映射到时域和空域，利用高速光电探测器进行串行单像素成像，最终获得了帧速率为20.9 MHz，空间分辨率为22 μm和55 μm的一维及二维平面成像系统。在实验中用标准的分辨率目标板验证了成像效果。该技术为超快成像提供了一种有效手段，并将应用于高速平面检测等多个领域。

摘要:高速光通信系统、微波光子系统以及高精度光学计算等前沿应用领域都需要对光信号进行高精度处理，其核心是对光波频谱、微波频谱以及时域脉冲进行高精度调控。高精度可编程光滤波器是实现上述功能的上佳选择:通过对光谱的可编程滤波可直接实现光波频谱的调控，通过将微波信号加载到光波再对光谱进行可编程滤波可实现对微波频谱的调控，通过频谱调控结合时频变换可实现对时域脉冲的调控，从而实现大多数的光信号处理功能。因此，高精度可编程光滤波器是光学信息处理相关领域的核心仪器设备。本文介绍了可编程光滤波器的几种实现方案，着重介绍基于受激布里渊散射效应的高精度可编程滤波器的相关研究进展及关键技术。

摘要:新一代卫星通信系统将向大容量、高频段、多波束与处理转发方向发展，传统电域微波信号处理与传输的卫星有效载荷系统存在体积大、质量大、易受电磁干扰、速率低、带宽瓶颈等不足，将微波光子技术引入卫星通信系统能克服电域微波信号传输与处理的局限，极大提升卫星通信系统性能，满足未来工业、民用及国防通信应用需求。本文介绍微波光子信号处理技术在卫星载荷系统中的潜在应用及发展趋势。

摘要:提出了一种利用单个半导体光放大器实现超高速全光采样的方法。该方法利用半导体光放大器的非线性偏振旋转效应，经过半导体光放大器后模拟光信号的波形被复制到采样脉冲光信号的包络上，实现对模拟光信号的高速全光脉冲采样。实验演示中，分别验证了对2.5 GHz的模拟光信号的40 GSa/s的全光脉冲采样。实验结果测试分析表明，在工作功率为5 mW时，本方法的基波转换效率为1.35、总谐波失真达到2.01%。在此基础上，进一步提高采样工作速率，验证了对10 GHz模拟信号的160 GSa/s的全光采样。采样方法具有只单个有源器件且操作光功率小的特点。

摘要:信号源是雷达发射机与接收机的关键组成部分，其性能直接影响着雷达的探测能力。基于电子技术的信号产生在信号载频、带宽以及噪声等特性方面受到限制，难以满足未来高性能雷达对高载频、大带宽、低噪声信号源的需求。新兴的微波光子技术能利用光子学手段产生高质量微波信号，在雷达信号产生领域具有广阔的应用前景。本文主要介绍利用微波光子技术产生雷达信号的研究进展，包括基于光电振荡器的高性能本振信号产生、线性调频信号产生和相位编码信号产生。通过对以上技术的分析发现，基于微波光子技术的微波信号产生具有带宽大、抗干扰等突出优点，是解决当前雷达信号产生技术瓶颈的有效手段。

摘要:压缩感知是近来发展的一种新型的信号获取方法。根据压缩感知理论，频域稀疏信号可以以远低于奈奎斯特定律所规定的采样率进行采样和高精度的恢复。压缩感知在宽带信号获取中的应用将有利于降低对模数转换器的要求。最近，利用光子学技术实现基于压缩感知的稀疏信号获取引起了相关领域的广泛兴趣。光子学技术及其相关器件的应用可以大大提高系统的带宽，使得光子学压缩感知成为超宽带稀疏信号获取的一种很有前景的方法。本文综述了光子学压缩感知技术在稀疏信号获取中应用的研究进展，并给出一些研究成果。

摘要:针对光载无线(Radio over fiber, ROF)链路中的固有非线性，研究了多种数字线性化技术，来提高链路性能。下行链路针对多频段多制式场景，提出采用多维数字预失真技术，最大输入射频功率增加了3 dB，进而提高了下行链路的射频功率传送效率。同时，提出了多维预失真在2倍过采样率，考虑5阶非线性，无记忆时有最佳的链路性能改善。上行链路采用基于输出截断点获取的数字后补偿技术，仅需确定系统三阶截断点(Output third-order intercept point,OIP3)即可完成非线性补偿函数的确定与失真的补偿，无杂散动态范围(Spurious free dynamic range,SFDR)可提高到128.3 dB·Hz2/3；上行链路针对多频段多 制式架构采用盲估计数字后补偿技术，动态范围提高了3 dB。

摘要:微波光子滤波器是一种具有射频滤波功能的光学子系统。相对于普通的电域射频滤波器件，微波光子滤波器具有高带宽、低损耗以及不受电磁干扰影响等优点。Q（即品质因数）是衡量带通滤波器性能的主要参数之一，其大小反映了滤波器的频率选择特性。已报道的各种提高微波光子滤波器Q的方法中，基于多级滤波器级联的结构能够显著提高滤波器的Q，因而得到广泛关注。本文以超高Q为主线，综述了基于级联结构的微波光子滤波器的研究进展，并对微波光子滤波器的下一步研究进行了展望。

摘要:基于GPS的姿态测量和结构健康监测系统具有速度快、精度高、可连续工作等特点，传统结构主要使用电缆连接天线和接收机。本文实验论证了一种光载GPS一机多天线系统。利用体积小、质量轻、损耗低、抗电磁干扰的光纤代替电缆，实现了天线与 接收机之间的高质量连接，拓展了该系统的基线长度和测量区域；同时，在同一接收机中引入多个同步解算模块，避免了传统一机多天线系统信号切换时引入的周跳，从而大幅降低了数据处理算法的复杂性，提高了整体系统的效率和测量精度。实验结果表明，所提出的光载GPS一机多天线系统能精确测量出基线向量，且测量精度达到毫米量级，在飞行器姿态测量和建筑物结构健康监测等方面具有潜在的应用性。

摘要:针对商场等大型场所火灾监控存在的火情态势估计不明、监控节点孤立、预警准确率低、火源定位不准确等问题，提出一种基于 无线传感器网络的大型场所火灾检测与定位算法。采用人工神经网络对火灾检测节点数据进行学习训练和火情估计，并经过模糊推理决策，给出火灾报警信息。利用受限空间烟雾扩散模型、气体温度扩散模型实现火源定位，并准确估计火情，以提供消防人员灭火决策。从单节点神经网络火灾报警仿真实验得出单节点火灾检测概率较高，同时从多节点火情定位实验得出，火情的覆盖范围描绘准确，火源定位精度较好。理论分析和实验结果表明火灾检测和定位算法是可行的。

摘要:设计并实现了一种集中式数字子阵级MIMO雷达实验系统，该系统在子阵间实现正交二相相位编码信号发射，接收端实现了子阵级发射数字多波束合成与接收数字多波束合成，有效完成了对民航飞机的观测。子阵多波束与子阵正交波形发射成倍简化了系统设计复杂度，具有良好的工程应用价值，使得MIMO雷达功能可作为数字相控阵雷达的典型工作模式在数字阵中推广应用。

摘要:在量子电路综合算法中，由于非置换量子门比置换量子门具有更复杂的规则，直接使用非置换量子门会大幅度提高综合算法的复杂性，因此可先使用非置换量子门生成相应的置换量子门，然后再用这些置换量子门综合所求量子可逆逻辑电路，从而提高算法性能。本文重点研究如何用非置换量子门构造新的置换量子门，为此吸收了格雷码的思想，提出了一种高效的递归构造方法，实现使用控制非门和控制K次平方根非门(非置换量子门)，快速生成最优的类Toffoli门(置换量子门)。

摘要:波段选择是数据降维的有效手段，但有限的标记样本影响了监督波段选择的性能。提出一种利用图Laplacian和自训练策略实现半监督波段选择的方法。该方法首先定义基于图的半监督特征评分准则以产生初始波段子集，接着在该子集基础上进行分类，采用自训练策略将部分可信度较高的非标记样本扩展至标记样本集合，再用特征评分准则对波段子集进行更新。重复该过程，获得最终波段子集。高光谱波段选择与分类实验比较了多种非监督、监督和半监督方法，实验结果表明所提算法能选择出更好的波段子集。

摘要:针对正交频分复用系统中收发两端都有同相和正交不平衡的问题，本文提出了一种时域最小二乘（Ｔｉｍｅ ｄｏｍａｉｎｌｅａｓｔｓｑｕａｒｅ，ＴＤ-ＬＳ）信道估计算法。在此基础上，为了进一步挖掘无线信道的稀疏特性，又引入稀疏信 号处理理论中的迭代收缩（Ｉｔｅｒａｔｉｖｅｓｈｒｉｎｋａｇｅ，ＩＳ）和平行协调下降（Ｐａｒａｌｌｅｌｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄｅｓｃｅｎｔ，ＰＣＤ）思想，构造了一种联合的信道估计算法：ＴＤ-ＬＳ-ＩＳ-ＰＣＤ。仿真结果表明：采用相同的最小二乘补偿算法时，提出的ＴＤ-ＬＳ 和ＴＤ-ＬＳ-ＩＳ-ＰＣＤ 的误码性能明显优于传统的频域最小二乘算法；同时ＴＤ-ＬＳ-ＩＳ-ＰＣＤ 算法误码性能优于ＴＤ-ＬＳ，逼近理想情况，因此该算法充分挖掘了信道的稀疏特性。

摘要:随机性检测是研究密码算法基础理论的重要内容。为了有效测试与鉴别物联网系统中Zigbee协议采用密码算法的安全性，本文结合Zigbee网络的特点，在二元矩阵秩检验的基础上对测试方式进行了合理的组织与划分，提出基于矩阵概率检验的Zigbee随机性检测方法，解决了二元矩阵秩检验单纯从线性相关性判断随机序列的片面性，并能有效地判断Zigbee协议是否实施了加密机制以及加密强度。仿真结果表明，该算法具有误差较小、可靠性高等特点，检测结果更具说服力，为物联网系统的信息安全测评提供理论和实践指导。

摘要:针对辅助粒子滤波算法计算量大，滤波效率较低的问题，提出了一种基于快速高斯变换（Fast Gaussian transform, FGT）的辅助边缘粒子滤波算法。该算法假设状态噪声是加性的，并且是高斯的，这样非线性滤波的Chapman Kolmogorov方程的求解近似于执行了核密度估计（Kerner density estimation, KDE），从而可将KDE中的快速算法FGT引入，以提高算法的计算效率和实时性。仿真结果表明，该算法利用少数粒子就可以获得与常规粒子滤波相似的误差，大大提高了计算效率。

摘要:为了改善低信噪比情况下认知用户的频谱感知性能，提出了一种基于截断型序贯检测的协作频谱感知算法。协作认知用户首先对接收到的信号序列进行分段处理，然后统计各自段内采样点能量值大于预设门限值的个数，并将其作为本地检测统计量上传至融合中心，从而有效地减少了控制信道的传输开销。利用棣莫弗 拉普拉斯定理和中心极限定理的近似结论得出段内检测统计量服从高斯分布，大大简化了后续似然比函数的理论推导和计算过程。仿真结果表明，在认知用户平均信噪比〖AKγ-〗=－15dB且目标检测性能相同的条件下，相比现有的能量检测算法，所提算法在H0和H1两种情况下分别减少了55.86%和37.51%的平均样本数。

摘要:多跳非测距定位方法是一种有效的、简单的节点定位方法，然而其一般仅适用于各向同性，节点密集网络。针对在各向异性网络中，多跳非测距定位方法定位性能低的问题，提出了基于典型相关回归非测距定位方法。该方法通过典型相关回归获得节点间跳数与欧氏距离精确的映射模型，并利用该映射获得未知节点到已知节点估计距离。仿真实验表明，该方法与现有算法相比具有更高的定位精度和定位稳定性。

摘要:基于连通支配集(Connected dominating set,CDS)的区域覆盖算法大都采用休眠节点数量的最大化机制来实现节能，这将给无线传感器网络中的活动节点带来沉重的负担。活动节点电能的迅速耗尽将导致CDS失效，产生覆盖盲区。不断激活其他休眠节点，会出现频繁的网络拓扑变化，导致网络收敛性出现问题。提出了一种基于学习自动机的WSN区域覆盖算法。采用受度限制的连通支配集d-CDS来构造WSN骨干网络，利用学习自动机选择当前节点的最优邻居节点，以此实现对所构造CDS的优化，实现活动节点的负载均衡，改善区域覆盖性能。通过仿真实验对比Gossip、ST-MSN和TMPO等算法，表明本文提出的算法在网络覆盖比率、活动节点的剩余电量等方面均存在优势。

摘要:超声相控阵结构健康监测过程中由于按角度扫描的数据采集持续时间长，结构损伤前后采集的数据易受环境和结构变化的影响，针对这一问题，提出无方向数据采集的相控阵结构健康监测成像定位方法。基于相控阵方法，对采集后数据根据发射和接收过程进行时间延迟的计算，然后将监测结果进行二维成像。该方法在玻璃纤维复合材料板结构上的实验研究证明，采用无方向数据采集的相控阵结构健康监测方法能够精确监测结构中损伤并对损伤进行清晰成像；并且该方法可以大大缩短监测时间，从而使监测过程不受环境条件变化的影响，为超声相控阵监测方法的工程化奠定基础。

摘要:针对智能监控系统中的行为分析与识别，将隐马尔可夫模型（Hidden Markov model，HMM）应用到智能视频监控系统的异常事件检测中。首先应用背景差法将运动目标提取出来。其次将运动目标的形状、颜色和帧间变化度等特征编码，生成特征向量。训 练时将特征向量送入HMM训练得到隐马尔可夫模型需要的参数[WTHX]A和B[WTBZ]，检测时将特征向量送入HMM检测系统检测是否有异常事件发生。最后的实验结果表明，该方法能快速有效地检测监控视频中的异常事件的发生。

摘要:针对典型高精度的波达时间 波达方向（Time of arrival direction of arrival, TOA-DOA）联合估计算法 多重信号分类算法运算量巨大的问题，提出了有效降低其复杂度的新方法并将其应用于无线定位。该方法首先通过分离接收信号矢量来分别估计TOA和DOA，以降低信号自相关矩阵的维数，从而降低对其进行特征值分解运算的复杂度，再利用离散傅立叶变换简化空间谱运算，同时采用多个空间谱相加的方法提高估计精度，从而利用一个基站就可以准确快速定位目标。运算量分析证明了新方法的复杂度较低，更易于在实时硬件系统上实现；Matlab仿真实验证明，新方法的估计精度与JADE-MUSIC相当，具有良好的定位性能。

摘要:利用加油锥套的位置和尺寸信息建立Kalman滤波方程，结合加油对接过程中锥套的运动特点设置模型参数，并引入目标遮挡系数实现参数的自适应调整，对锥套的运动进行状态估计，再通过改进的霍夫梯度法采集观测值对估计值进行修正。实验结果表明，本文研究的算法在工作范围内能够实现对锥套的稳定跟踪，特别是当锥套发生部分遮挡时具有较好的持续跟踪能力，对背景变化具有较好的适应性。