Sparse frequency signal processing in a large scale waveband has rich applications in the area of communications, astronomies and militaries. To break the electronic bottleneck, the microwave photonic technologies are introduced into the traditional compressive sampling system to realize the sparse frequency signal sensing with high speed and efficiency. In the proposal, the method of the compressive signal reconstruction in photonic-assisted compressive sampling system, which is the most crucial scientific problem in this field, is focused by considering the characteristics of optical signal processing system with high waveband, parallel, analog and nonlinear processing. A novel photonic-assisted compressive sampling system is proposed with taking large advantages of high bandwidth and parallel processing of optical signal systems. Meanwhile, a reconstruction algorithm based on characteristics of optical signal processing system is realized. Lastly, an experimental photonic-assisted compressive system with 1-18GHz bandwidth and 8 channels is demonstrated to accomplish the reconstruction of the Sparse frequency signal within large waveband.
大频率范围内的频谱稀疏信号处理在通信、天文及军事领域有着重要的应用。为了突破电子瓶颈的限制,微波光子技术被引入到传统压缩采样系统中,从而在大频率范围内实现高效、快速频谱稀疏信号的感 知。课题将抓住光信号处理的带宽、并行、模拟、非线性特征,聚焦光子压缩采样系统的信号重构方法这一关键科学问题,在光子压缩采样系统模型、新型系统架构和重构算法拓展等三方面进行研究,在充分用光信号处理宽带与并行的优势的基础提出一种新型的光子压缩采样系统架构,并针对光子信号处理特征的压缩频谱信号的重构算法,同时构建1-18GHz带宽、8通道光子压缩采样系统实验平台,实现对大频率范围稀疏信号捕捉和识别。
光子辅助压缩采样技术是光子与信号处理两个学科的交叉领域,它充分利用光子信号处理技术的宽带特性,实现大频率范围内非合作信号的侦测与捕捉。项目建立了多通道并行处理光子压缩采样系统实验平台,并实现了对快速跳频信号进行了捕捉与重构。在此基础上,开展了光子压缩采样在雷达与电子战中的应用,实现了光子压缩模块样机。同时,课题组还将光压缩采样技术应用在显微成像中,拓展了光子辅助压缩采样技术的应用范围。.项目取得的主要成果包括:.1)提出一种基于超短光脉冲压缩采样结构,实现了1-20GHz频率范围内信号的捕捉与重构,分辨率优于25KHz。.2)提出采用非线性延时的多通道PRBS信号来增强系统压缩传感矩阵的等距性,并通过大量的随机样本仿真来验证系统传感矩阵这一特性。.3)提出并实现了一种面向雷达电子战海量脉冲的捕获应用、基于时间窗口滑移的超短脉冲压缩采样重构算法。.4)研制了光子压缩采样模块实验样机,并实现了每秒800,000个雷达脉冲信号的捕捉,探讨了它在电子侦察中的应用。.5)将光子压缩采样技术应用在超高速显微成像中,首次实现了基于光子压缩采样技术的超高速的单像素显微成像。.6)在研究过程中发表SCI检索论文共15篇,EI18篇,国内专利 5个。
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数据更新时间:2023-05-31
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