非视距水下无线光通信技术的研究进展.pdf

d o i:1 0.1 3 7 5 6/j.g t x y j.2 0 2 3.0 4.0 0 2专题:水下光通信技术孔美巍,袁鹤翔,王梦奇,等.非视距水下无线光通信技术的研究进展J.光通信研究,2 0 2 3(4):7-1 0.K o n gM W,Y u a nH X,W a n gM Q,e t a l.R e s e a r c hP r o g r e s so fN o n-l i n e-o f-s i g h tU n d e r w a t e rW i r e l e s sO p t i c a lC o mm u n i c a-t i o nT e c h n o l o g yJ.S t u d yo nO p t i c a lC o mm u n i c a t i o n s,2 0 2 3(4):7-1 0.非视距水下无线光通信技术的研究进展孔美巍,袁鹤翔,王梦奇,潘妍妍,周 辉,杨群慧(同济大学 海洋地质国家重点实验室,上海 2 0 0 0 9 2)摘要:非视距(N L O S)水下无线光通信(UWO C)主要利用空气海水界面反射或海水中微粒对光的散射进行通信,可以有效地解决视距(L O S)UWO C的链路对准问题。文章总结了N L O SUWO C技术在信道模型、模拟仿真和实验研究方面的研究进展。目前,国内外学者主要探索了水质、波浪、湍流、调制技术和收发端配置等因素对N L O SUWO C链路性能的影响。很少有学者研究复杂的水动力和水质综合因素、光源的非线性、探测器的非线性、灵敏度以及噪声等对N L O SUWO C性能的影响以及有效解决方案。为此,未来需要展开更加深入的信道模型、仿真和实验研究,从而推动N L O SUWO C技术的发展。关键词:水下无线光通信;非视距;信道模型;蒙特卡洛仿真中图分类号:T N 9 2 9 文献标志码:A 文章编号:1 0 0 5-8 7 8 8(2 0 2 3)0 4-0 0 0 7-0 4R e s e a r c hP r o g r e s so fN o n-l i n e-o f-s i g h tU n d e r w a t e rW i r e l e s sO p t i c a lC o mm u n i c a t i o nT e c h n o l o g yK O N G M e i-w e i,Y U A NH e-x i a n g,WA N G M e n g-q i,P A NY a n-y a n,Z H O UH u i,Y A N GQ u n-h u i(S t a t eK e yL a b o r a t o r yo fM a r i n eG e o l o g y,T o n g j iU n i v e r s i t y,S h a n g h a i 2 0 0 0 9 2,C h i n a)A b s t r a c t:N o n-L i n e-o f-S i g h t(N L O S)U n d e r w a t e rW i r e l e s sO p t i c a lC o mm u n i c a t i o n(UWO C)i sm a i n l yr e a l i z e dt h r o u g ht h ea i r-s e a w a t e r i n t e r f a c er e f l e c t i o no r t h es c a t t e r i n go f l i g h tb yp a r t i c l e s i ns e a w a t e r.I t c a ne f f e c t i v e l ys o l v e t h e l i n ka l i g n m e n t i s-s u e so fL i n e-o f-S i g h t(L O S)u n d e r w a t e rw i r e l e s so p t i c a lc o mm u n i c a t i o n.T h i sp a p e rs u mm a r i z e st h er e s e a r c hp r o g r e s so fN L O SUWO Ct e c h n o l o g y i n t h e a s p e c t so f c h a n n e lm o d e l,s i m u l a t i o na n de x p e r i m e n t.A t p r e s e n t,s c h o l a r sm a i n l ye x p l o r e t h ee f f e c t so fw a t e rq u a l i t y,w a v e,t u r b u l e n c e,m o d u l a t i o nt e c h n o l o g y,r e c e i v i n ga n ds e n d i n gt e r m i n a lc o n f i g u r a t i o no nt h ep e r-f o r m a n c eo fN L O SUWO Cl i n k.F e ws c h o l a r sh a v es t u d i e dt h ee f f e c t so fc o m p l e xh y d r o d y n a m i ca n dw a t e rq u a l i t yf a c t o r s,n o n-l i n e a r i t yo f l i g h t s o u r c e,n o n-l i n e a r i t y,s e n s i t i v i t ya n dn o i s eo fd e t e c t o ro nt h ep e r f o r m a n c eo fN L O SUWO Ca n de f f e c t i v es o l u t i o n s.T h e r e f o r e,i t i sn e c e s s a r y t oc a r r yo u tm o r e i n-d e p t hc h a n n e lm o d e l,s i m u l a t i o na n de x p e r i m e n t a l r e s e a r c h i n t h e f u-t u r e,s oa s t op r o m o t e t h ed e v e l o p m e n to fN L O SUWO Ct e c h n o l o g y.K e yw o r d s:UWO C;N L O S;c h a n n e lm o d e l;M o n t eC a r l os i m u l a t i o n0 引 言近年来,水下无线光通信(U n d e r w a t e r W i r e-l e s sO p t i c a lC o mm u n i c a t i o n,UWO C)技术得到了国内外学者的广泛关注和研究,其具有带宽高、延时小、功耗低、体积小、抗干扰能力强和保密性好等优势,可作为传统长距离(k m)水声通信的有效补充,为实时、高速(G b i t/s)和近距离(1 0 0m)的水下无线通信提供了强大的技术支持。目前,国内外研究的UWO C系统主要采用视距(L i n eo fS i g h t,L O S)通信的方式。但是,其对捕获对准跟踪的要求较高,在有障碍物的情况下很容易发生通信中断。为此,研究人员提出了非视距(N o nL i n eo fS i g h t,N L O S)UWO C方式。本文归纳整理了国内外在N L O S UWO C方面的研究进展,主要从信道研究、模拟仿真和实验验证3方面进行了梳理,并展望了其未来的发展方向。1 N L O SUWO C信道研究1.1 N L O SUWO C海平面反射信道模型N L O SUWO C主要利用空气海水界面反射或海水中微粒对光的散射进行通信,如图1所示。2 0 0 9年,A r n o n等人提出了通过空气-海水界面反射的N L O S通信网络概念,并推导了信道的数学模型,确立了不同海况中海水的折射率nw a t e r1:收稿日期:2 0 2 3-0 2-2 7;修回日期:2 0 2 3-0 3-0 9;纸质出版日期:2 0 2 3-0 8-1 0基金项目:中央高校基本科研业务费专项资金资助项目作者简介:孔美巍(1 9 9 1-),女,吉林松原人。研究员,博士,主要研究方向为水下无线光通信。通信作者:孔美巍,研究员。E-m a i l:2 2 5 0 3 t o n g j i.e d u.c nE d i t o r i a lO f f i c eo fS t u d yo nO p t i c a lC o mm u n i c a t i o n s.T h i s i sa no p e na c c e s sa r t i c l eu n d e r t h eC CB Y-N C-N Dl i c e n s e.72 0 2 3年 第4期总第2 3 8期光 通 信 研 究S TUD YONO P T I C A LC OMMUN I C AT I ON S2 0 2 3.0 8(S u m.N o.2 3 8)nw a t e r(S,T e mp,)=n0+(n1+n2T e mp+n3T e mp2)S+n4T e mp2+n5+n6S+n7T e mp+n82+n93,(1)式中:S为盐度;T e mp为温度;为光的波长;n0n9均为经验验证常数。海水-空气界面反射气泡海水微粒散射障碍物湍流发 射 端接收端图1 N L O S链路原理示意图F i g u r e1 S c h e m a t i cd i a g r a mo fN L O Sl i n kp r i n c i p l e根据介质的散射性质,偏振光通过水下信道传播会失去其偏振特性。因此,实验假设到达空气海水界面的光完全不偏振,推导出反射率R为R=12s i n(i-t)s i n(i+t)2+t a n(i-t)t a n(i+t)2,(2)式中:i为入射角;t为透射角。该研究期望信道中光的入射角度超过临界值,可以实现空气海水界面的全内反射(T o t a l I n t e r n a lR e f l e c t i o n,T I R)现象,进而实现有效的通信信道。但由于在现实情况中水下设备布放深度和光发射角度会发生变化,海面也随时会产生波浪,难以实现完美的T I R,因此,该研究后续的信道建模进一步考虑了波浪海平面的影响,其参考了在3.9 3、8.5 8和1 0.2 0m/s风速下海平面坡度概率密度函数图。但是,该研究未对波浪海平面下的功率接收和脉冲展宽做深入研究。2 0 1 3年,T a n g等人在N L O SUWO C链路的路径损耗研究工作中,在空气海水界面反射信道模型中引入了随机海平面坡度,采用各向同性的高斯分布模拟随机海面斜率2。1.2 海水散射相位函数模型2 0 1 4年,C h o u d h a r y等人研究了4种水质(分别为纯净海水、清澈海水、沿岸海水和浑浊海水)下的光衰减模型c(),进而研究了不同水质下N L O SUWO C链路的路径损耗3:c()=a()+b(),(3)式中,a()和b()分别为吸收系数和散射系数。同年,J a g a d e e s h等人研究了N L O SUWO C的脉冲响应特性。在信道模型中引入了水中散射的角分布参数,并采用H e n y e y-G r e e n s t e i n(HG)相位函数模拟散射相位函数()4:()=1-g24(1+g2-2gc o s)3/2,(4)式中:为散射角;g为HG相位函数的不对称参数,它的最佳估计值为0.9 2 4。2 0 1 9年,Um a r等人在研究N L O SUWO C的脉冲响应工作中,将信道模型做了进一步完善。在传统的海水散射相位函数模型(HG相位函数模型)的基础上,引入了二项HG函数(T w oT e r m HGF u n c t i o n,T THG)模型T THG:T THG(,g1g2)=1-g212(1-g21-2g1c o s)3/2+(1-)1-g222(1+g22-2g2c o s)3/2,(5)式中:g1和g2分别为前向和后向散射HG相位函数的非对 称 因 子;为 正 向HG相 位 函 数 的 权 重。Um a r等 人 还 研 究 了F o u r n i e r-F o r a n d相 位 函 数(F o u r n i e r-F o r a n dP h a s eF u n c t i o n,F F P F)模 型。该散射相位函数 模型更接近 现 实 情 况 但 也 更 复杂5。2 模拟仿真目前,研究N L O SUWO C信道主要采用蒙特卡洛模拟方法。UWO C蒙特卡洛仿真的过程如下:首先,产生大量状态随机而整体分布符合光源特征的光子;然后,根据信道及接收端参数,描述各光子的传播路径及能否被接收端正常接收;最后,通过统计光子路径和接收到的光子数量来反映信道质量。在实际计算中,以厚度在一定范围内随机产生的水体为光子的“一步”,判断其吸收、散射的占比及后续传播方向,再进行下一步计算。蒙特卡洛仿真流程如图2(a)所示。2 0 1 8年,A n o u s等人建立了L O S和N L O S垂直UWO C链路模型。通过把传输介质分成N层来表示水下环境的不均匀性,并进行了链路预算6;2 0 1 9年,E l-F i k k y等人通过蒙特卡洛仿真研究证明在4 6 05 3 2n m波段中,波长为4 9 0n m的光通信性能最佳,并基于Z e m a x编程语言对多种收发端动态场景进行了建模,研究了不同收发端配置下的接收功率和信道增益7;同年,Um a r等人基于蒙特卡洛仿真,分别采用HG、T THG和F F P F这3种散射8光通信研究2 0 2 3年 第4期 总第2 3 8期产生光子并初始化该光子寿命终止开始结束确定光子步长散射、吸收、更新光子参数光子权重阈值否到达接收平面在接收范围内所有光子跟踪完毕统计光子信息否否否是是是是(b)基于指向概率的蒙特卡洛仿真流程图(b)Monte Carlo simulation flow chartbased on pointing probability(a)原始蒙特卡洛仿真流程图(a)Original Monte Carlo simulation flow chart初始化光子丢弃开始结束确定光子从发 射 端 射 出方向随机生成步长并移动光子否所有光子跟踪完毕否是是已发 生5次散射 或存活概率太小发 生散射，计算光子新的移动方向和存活概率，更新光子到达接收面的概率图2 蒙特卡洛仿真流程图F i g u r e2 M o n t eC a r l os i m u l a t i o nf l o wc h a r t相位函数模型,研究了多散射N L O SUOWC的信道脉冲响应,结果表明F F P F模型效果最佳,并使用了双G a mm a函数和加权双G a mm a函数对脉冲响应曲线进行拟合,效果良好5,Um a r等人还通过蒙特卡洛仿真对比了多种调制方案,并评估了系统在不同带宽、视场角下的误码率和吞吐量8;2 0 2 0年,P r i y a l a k s h m i等人基于多输入多输出和正交频分复用方法,针对垂直方向N L O S信道的UWO C系统,提出了采用水平垂直对角(H o r i z o n t a lV e r t i c a lD i-a g o n a l)T u r b o编码方法消除输入序列误差,在接收端采用不变嵌入(I n v a r i a n tEm b e d d i n g)方法估计信道特性9;同年,Y u a n等人证明了可以通过蒙特卡洛积分(M o n t e-C a r l oI n t e g r a t i o n,MC I)模型得到系统的脉冲响应函数和信道的路径损耗,提出了均匀抽样、重要性抽样和部分重要性抽样3种MC I模型,其中基于部分重要性抽样的MC I模型仿真收敛速率最快1 0;2 0 2 2年,L i u等人提出了一种基于光子指 向 和 接 收 端 视 场 角 的 指 向 概 率 法,改 进 了N L O SUWO C的信道模型,缩短了收敛时间,算法流程如图2(b)所示1 1-1 2,利用改进算法研究了在N L O SUWO C系统中水质、通信距离和波长对脉冲响应和路径损耗的影响;同年,F a n g等人通过蒙特卡洛仿真方法验证了信号光和太阳光的入射角对系统性能有显著的影响1 3,相较于收发端直接指向彼此,优化接收端的旋转角可以更好地抑制背景光,进而提高系统的信噪比;Um a r等人采用蒙特卡洛仿真验证了多发射机方案可以提高通信速率,空间分集可以对抗信号衰减,减轻符号间干扰,提升系统性能1 4;C h e n等人构建了海水通道中激光传输的单散射几何模型,考虑了前向散射和后向散射,导出了N L O S水下激光通道的脉冲响应表达式1 5,蒙特卡洛仿真结果表明,该模型更适用于近岸水域,脉冲展宽程度随非对称因子的增大而增大。3 实验研究近年来,国内外学者对N L O SUWO C也进行了初步的实验研究。2 0 1 0年,加州大学C h e n等人利用窄脉冲紫外(U l t r a v i o l e t,UV)激光和高带宽光电倍增管研究了短程N L O S散射信道中的脉冲展宽效应,探究了收发机仰角、波束角及通信距离对脉冲展宽的影响1 6;2 0 1 1年,C o c h e n o u r等人通过在清水中添加抗酸剂(M a a l o x)来改变水体浊度,在频域而非时域进行信道测量,进而研究浊度和衰减长度等对时间色散的影响1 7;2 0 1 8年,S u n等人采用3 7 5n mUV激光器研究了不同发射角度、接收角度、波长和水质情况下N L O SUWO C链路的路径损耗,实验表明,路径损耗随着方位角的减小、水浊度的增大和波长的缩短而减小1 8;2 0 1 9年,S a i t等人采用3 7 7n m UV激光器研究了由温度梯度变化和不同气泡群的存在引起的湍流对N L O S信道的影响,实验表明,与传统的L O SUWO C链路不同,气泡增加了N L O SUWO C的接收功率,而由于温9孔美巍 等:非视距水下无线光通信技术的研究进展度梯度引起的湍流对N L O SUWO C的信号衰减可忽略不计1 9;2 0 2 0年,S u n等人采用3 7 7n m蓝光激光器和非归零开关键控调制方式实现了传输距离为2.5m、数据速率为2 0 M b i t/s和误码率为2.6 1 0-3的N L O S链路,证明了N L O SUWO C的可行性2 0;同年,S u n等人采用UV激光器和高灵敏度的光电倍增管,在模拟的高浑浊度港口水中建立了数据速率为8 5M b i t/s、传输距离为3 0c m的N L O S链路2 1,实验装置如图3所示,发射端由透镜和激光器组成,接收端由透镜和光电倍增管组成,发射端和接收端处于同一平面,用黑布覆盖除入射和接收位置外的水箱壁,以减少水箱壁的反射影响,为了确保接收到的光来自水体,在接收端和发射端中间放置1块黑色隔板,以阻挡来自空气的散射光。黑布光束收集器透镜黑色隔板激光器光电倍增管透镜黑布黑布图3 N L O SUWO C实验装置图F i g u r e3 E x p e r i m e n t a l s e t u po fN L O SUWO C2 0 2 1年,S a i t等人进一步研究了垂直盐度梯度及湍流对N L O SUWO C误码率、路径损耗和信噪比等的影响,实验表明增加盐浓度会增强通信效果,验证了N L O S链路的鲁棒性2 2;同年,H e等人采用微发光二极管,利用空气水界面全反射角构建了N L O SUWO C链路,实现了3 0 0M b i t/s通信速率,通过在空气水界面造波,研究了水波频率和振幅对UWO C最大数据速率的影响2 3;2 0 2 2年,X u等人研究了不 同类型海水 环 境 下4 0 5n m紫 光 和4 8 8n m蓝光的N L O SUWO C路径损耗1 2。4 结束语本文对N L O SUWO C的信道模型、模拟仿真和实验研究进展进行了总结。目前,关于N L O SUWO C的研究主要存在两方面问题:一方面,国内外学者主要研究了海面波浪、温盐梯度形成的湍流和4种典型的海水浑浊度等对N L O SUWO C性能的影响。而且,在模拟4种典型的海水浑浊度时,将海水作为均匀、静态的介质进行研究。然而,实际的海水是非均匀、动态的介质,水动力因素(如海面波浪、湍流等)会引起海水中物质(如浮游植物、悬浮粒子和溶解的有机物等)浓度和粒径分布的变化,进而影响N L O SUWO C的性能。另一方面,国内外学者主要研究了链路距离、光源的波长、发散角以及倾角、探测器的视场角和倾角等对N L O SUWO C性能的影响。很少有关于光源的非线性、探测器的非线性、灵敏度以及噪声等对N L O SUWO C性能的影响以及有效解决方案的研究。未来需要针对这两个方面展开深入的信道模型、仿真和实验研究,从而推动N L O SUWO C技术的发展。参考文献:1 A r n o nS,K e d a rD.N o n-l i n e-o f-s i g h tU n d e r w a t e rO p-t i c a lW i r e l e s sC o mm u n i c a t i o nN e t w o r kJ.J o u r n a l o ft h eO p t i c a lS o c i e t yo fAm e r i c a,A.O p t i c s,i m a g es c i-e n c e,a n dv i s i o n,2 0 0 9,2 6(3):5 3 0-5 3 9.2 T a n gSJ,D o n gYH,Z h a n gXD,e t a l.O nP a t hL o s so fN L O SU n d e r w a t e rW i r e l e s sO p t i c a lC o mm u n i c a t i o nL i n k sC/2 0 1 3 MT S/I E E E O C E AN S.B e r g e n,N o r w a y:I E E E,2 0 1 3:6 6 0 8 0 0 2.3 C h o u d h a r yA,J a g a d e e s hVK,M u t h u c h i d a m b a r a n a t h a nP.P a t h l o s s A n a l y s i so fN L O S U n d e r w a t e r W i r e l e s sO p t i c a lC o mm u n i c a t i o n C h a n n e lC/2 0 1 4I n t e r n a-t i o n a lC o n f e r e n c eo nE l e c t r o n i c sa n dC o mm u n i c a t i o nS y s t e m s(I C E C S).C o i m b a t o r e,I n d i a:I E E E,2 0 1 4:6 8 9 2 6 2 0.4 J a g a d e e s hVK,C h o u d h a r yA,B u iF M,e ta l.C h a r-a c t e r i z a t i o no fC h a n n e lI m p u l s eR e s p o n s e sf o rN L O SU n d e r w a t e rW i r e l e s sO p t i c a lC o mm u n i c a t i o n sC/2 0 1 4F o u r t hI n t e r n a t i o n a lC o n f e r e n c eo nA d v a n c e si nC o m p u t i n g a n d C o mm u n i c a t i o n s.C o c h i n,I n d i a:I E E E,2 0 1 4:7 7-7 9.5 Um a rAAB,L e e s o nMS,A b d u l l a h i I,e t a l.M o d e l-l i n gI m p u l s eR e s p o n s ef o rN L O SU n d e r w a t e rO p t i c a lW i r e l e s sC o mm u n i c a t i o n sC/2 0 1 91 5 t h I n t e r n a t i o n-a lC o n f e r e n c eo nE l e c t r o n i c s,C o m p u t e r a n dC o m p u t a-t i o n(I C E C C O).A b u j a,N i g e r i a:I E E E,2 0 1 9:9 0 4 3 2 7 2.6 A n o u sN,A b d a l l a hM,U y s a lM,e ta l.P e r f o r m a n c eE v a l u a t i o no fL O Sa n dN L O SV e r t i c a l I n h o m o g e n e o u sL i n k si n U n d e r w a t e r V i s i b l e L i g h tC o mm u n i c a t i o n sJ.I E E EA c c e s s,2 0 1 8,6:2 2 4 0 8-2 2 4 2 0.7 E l-F i k k yAEA,E l d i nME,F a y e dH A,e t a l.N L o SU n d e r w a t e rV L CS y s t e mP e r f o r m a n c e:S t a t i ca n dD y-n a m i cC h a n n e lM o d e l i n gJ.A p p l i e dO p t i c s,2 0 1 9,5 8(3 0):8 2 7 2-8 2 8 1.8 Um a rAAB,L e e s o nMS.P e r f o r m a n c eo fN o n-l i n e-o f-s i g h tU n d e r w a t e rO p t i c a lW i r e l e s sC o mm u n i c a t i o n sC/2 0 1 9I E E E2 n dB r i t i s ha n dI r i s hC o n f e r e n c eo nO p t i c sa n dP h o t o n i c s(B I C O P).L o n d o n,UK:I E E E,2 0 1 9:9 0 5 9 5 7 9.9 P r i y a l a k s h m iB,M a h a l a k s h m iK.C h a n n e lE s t i m a t i o na n dE r r o rC o r r e c t i o nf o rUWO CS y s t e m w i t hV e r t i c a lN o n-l i n e-o f-s i g h tC h a n n e lJ.W i r e l e s s N e t w o r k s,2 0 2 0,2 6(7):4 9 8 5-4 9 9 7.(下转第6 7页)01光通信研究2 0 2 3年 第4期 总第2 3 8期5 4(1 7):5 3 9 2-5 4 0 1.1 2J e r l o vNG.M a r i n eO p t i c sM.Am s t e r d a m:E l s e v i e rS c i e n t i f i cP u b l i s h i n gC o m p a n y,1 9 7 6.1 3周田华,范婷威,马剑,等.光束发射参数对蓝绿激光海洋传输特性的影响J.大气与环境光学学报,2 0 2 0,1 5(1):4 0-4 7.Z h o uT H,F a nT W,M aJ,e ta l.I n f l u e n c eo fB e r mP a r a m e t e r so nP r o p a g a t i o no fB l u eG r e e nL a s e rU n d e r-w a t e rJ.J o u r n a lo fA t m o s p h e r i ca n dE n v i r o n m e n t a lO p t i c s,2 0 2 0,1 5(1):4 0-4 7.1 4M o r e lA,L o i s e lH.A p p a r e n tO p t i c a lP r o p e r t i e so fO-c e a n i cW a t e r:D e p e n d e n c eo nt h eM o l e c u l a rS c a t t e r i n gC o n t r i b u t i o nJ.A p p l i e d O p t i c s,1 9 9 8,3 7(2 1):4 7 6 5-4 7 7 6.1 5A l l o c c aD M,L o n d o nM A,C u r r a nTP,e t a l.O c e a nW a t e r C l a r i t y M e a s u r e m e n t U s i n g S h i p b o a r d L i d a rS y s t e m sC/I n t e r n a t i o n a lS y m p o s i u m o n O p t i c a lS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y.S a nD i e g o,C A,U S:S P I E,2 0 0 2:1 2.4 5 2 8 0 7.1 6S h i f r i nKS.P h y s i c a lO p t i c s o fO c e a nW a t e rJ.J o u r-n a l o fC o l l o i d&I n t e r f a c eS c i e n c e,1 9 8 8,1 2 6(1):3 8 6-3 9 2.1 7G h o s a l S,M e h r o t r aR.O r t h o g o n a lM o m e n tO p e r a t o r sf o rS u b p i x e lE d g eD e t e c t i o nJ.P a t t e r nR e c o g n i t i o n,1 9 9 3,2 6(2):2 9 5-3 0 6.1 8王 嘉 喆,王 慧 琴,刘 瑞,等.基 于 分 区 域 自 适 应 阈 值Z e r n i k e矩的骨签轮廓尺寸测量方法J.激光与光电子学进展,2 0 2 3,6 0(1 4):1 4 1 2 0 0 1.W a n gJZ,W a n gH Q,L i uR,e t a l.B o n eS t i c kC o n-t o u rD i m e n s i o n M e a s u r e m e n tb a s e do nS u b-r e g i o n a l.A d a p t i v eT h r e s h o l d Z e r n i k e M o m e n t sJ.L a s e r&O p t o e l e c t r o n i c sP r o g r e s s,2 0 2 3,6 0(1 4):1 4 1 2 0 0 1.1 9张美静.亚像素边缘检测技术研究D.沈阳:沈阳理工大学,2 0 1 3.Z h a n g M J.R e s e a r c ho nS u b P i x e lE d g e D e t e c t i o nT e c h n o l o g yD.S h e n y a n g:S h e n y a n gL i g o n gU n i v e r-s i t y,2 0 1 3.2 0Z h a n gZY.F l e x i b l eC a m e r aC a l i b r a t i o nb yV i e w i n gaP l a n eF r o m U n k n o w nO r i e n t a t i o n sC/S e v e n t hI E E EI n t e r n a t i o n a lC o n f e r e n c eo nC o m p u t e rV i s i o n.K e r k y r a,G r e e c e:I E E E,1 9 9 9:7 9 1 2 8 9.2 1Y a nZP,G o n gP,Z h a n gW,e ta l.A u t o n o m o u sU n-d e r w a t e rV e h i c l eV i s i o nG u i d e dD o c k i n gE x p e r i m e n t sb a s e do n L-S h a p e dL i g h tA r r a yJ.I E E E A c c e s s,2 0 1 9,7:7 2 5 6 7-7 2 5 7 6.2 2L i uS,O z a yM,O k a t a n iT,e ta l.D e t e c t i o na n dP o s eE s t i m a t i o nf o rS h o r t-r a n g e V i s i o n-b a s e d U n d e r w a t e rD o c k i n gJ.I E E EA c c e s s,2 0 1 9,7:2 7 2 0-2 7 4 9.2 3F i g u e i r e d oA B,M a t o sA C.MV i D O:A H i g hP e r-f o r m a n c eM o n o c u l a rV i s i o n-b a s e dS y s t e mf o rD o c k i n gA H o v e r i n gAUVJ.A p p l i e dS c i e n c e s,2 0 2 0,1 0(9):1 0 0 9 2 9 9 1.(上接第1 0页)1 0Y u a nRZ,M a JS,S uP,e t a l.M o n t e-c a r l o I n t e g r a t i o nM o d e l sf o r M u l t i p l eS c a t t e r i n gb a s e d 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