基于FPGA和FIFO的信号延时系统设计

短波信道模拟器是对短波电台进行测试的重要设备,它能够模拟短波信道的主要特点。结合短波通信的原理介绍了短波多径传输延时效应,提出了一种全新的信号延时的方法。该方法基于FPGA和FIFO,测试结果表明其能满足我们的设计要求。     

小波变换与SVD结合的射频信号消噪方法

射频信号因具备空间远距离传输特性被广泛应用于航天测控等领域,但空间磁场、信道、设备元器件等会引入大量噪声干扰,对射频信号的传播及后续分析处理造成影响。而目前关于射频信号消噪的研究很少,针对此问题,对比研究了传统滤波器消噪、小波阈值法及SVD(Singular Value Decomposition,奇异值分解)法在射频信号消噪方面的应用,仿真分析了各算法对有用射频信号的提取效果,从而发现3种方法均能起到噪声抑制的作用,但是,滤波器法明显会降低信号能量,小波变换法易使重构信号失真,而SVD法则运算时间较长。为此,提出将小波阈值法与SVD相结合,用于射频信号消噪。再通过比对各方法消噪的性能指标,验证了将2种方法结合,可有效提高运算效率及噪声抑制能力。     

数字闭环光纤陀螺死区机理研究与抑制

在数字闭环光纤陀螺中,死区产生及其附近噪声特性恶化的主要因素可以归结于施加在相位调制器上信号的串扰。根据死区产生机理的不同,提出了偏置相位调制和阶梯波反馈调制两种死区串扰误差因素的观点。通过对这两种死区误差机理的分析和比较,提出了采用模拟相加反馈方案可以避免偏置相位调制死区误差的观点。采用速率转台法测试了光纤陀螺的死区特性,验证了理论仿真和计算的正确性。最后,通过采用三角波相位抖动抑制死区误差技术,将一种高精度光纤陀螺0.08(°)/h的死区误差抑制到0.001(°)/h以下。     

应答机对称天线干涉对雷达信号影响分析

针对测速雷达在目标旋转时,由对称天线导致的下行信号干涉问题,通过理论分析远场条件下信号干涉合成方向图变化情况和双基微多普勒计算方法,提出了一种分析干涉区前后多普勒阶跃的方法。通过分析测速雷达记录数据中AGC(Automatic Gain Control,自动增益控制)电平、多普勒和综合误差电压,再利用小波变换和自相关方法,可以提取微多普勒信息和微多普勒周期。理论分析和数据验证可知,信号干涉区出现在对称天线中间±20°左右,雷达接收AGC电平在干涉区下降10~20dB,多普勒差分出现峰值,微多普勒在干涉区前后出现正负峰值,综合误差电压会显著增大。这些结论有利于认识干涉现象对测速设备接收信号的影响。     

双向不对称同步数据业务接入设计

根据数据传输设备业务板卡功能特点,采用2个端口绑定的方式解决了双向不对称同步数据业务接入问题,针对链路调试过程中出现的数据传输不稳定现象,通过测试接口信号波形质量和时序关系,发现发送定时信号占空比及其与发送数据间的时序关系不符合相关标准要求,分析对此产生的影响并提出相应解决方案。通过对不同方式实施效果的分析评估,确定了设备连接状态,实际测试验证与理论分析结果完全相符,提高了传输的稳定性和可靠性,并在重要数据传输工程中得到应用,可为解决同步数据传输不稳定问题提供参考。     

高动态信号模拟器中的多普勒模拟算法

 为了测试卫星定位系统接收机的性能,须用信号模拟器来模拟各种条件下真实的卫星发射信号。卫星信号模拟器由软件、硬件和上位机三部分组成。系统主要包含目标运动轨迹计算、误差计算、导航电文生成及信号调制发射等功能模块。中频信号处理中的多普勒频移模拟是高动态卫星信号模拟器要解决的一项关键技术。为此,提出了一种全相参的多普勒模拟算法,基于真实的高动态运动模型解算出伪码和载波的频率字,在现场可编程门阵列（FPGA）中通过数控振荡器(NCO)设计产生真实的动态卫星信号。通过实际测试并与理论数据进行了比对验证,模拟出的动态特性与真实卫星信号的多普勒特性一致。     

一种矢量调制移相器的反馈补偿设计方法

针对矢量调制移相器存在的移相误差和增益波动问题,提出一种矢量调制移相器的反馈补偿设计方法.在分析了矢量调制的移相原理及影响移相精度和增益稳定性的误差因素的基础上,根据反馈补偿原理对误差因素进行补偿校正.首先通过自动化的测试和处理流程,得到移相器的相位和增益误差特性表,然后将该误差特性表反馈至移相器监控单元,最后监控单元利用插值算法和归一化原理实现对误差量的补偿校正.对采用该方法设计的移相器进行实际测试,结果表明：其移相精度小于1°,增益随相位变化波动小于0.4 dB,对比补偿校正之前,移相精度和增益稳定性得到了大幅提高和改善,从而验证了该方法的有效性.     

卫星天线极化隔离度在轨测试方法与误差分析

建立卫星天线极化隔离度在轨测试的全程链路模型,分析交叉极化分量产生的机理,给出一种符号表示方法标识由各天线馈源激励产生的各段链路上的信号。分析和实际测试结果表明,主极化和交叉极化接收通道都会在2个相近的频点上产生多个极化分量矢量合成的信号,如果频谱仪分辨率设置不当,则得不到正确的测试结果。由于无法完全分离地面天线和卫星天线产生的交叉极化分量,卫星天线极化隔离度受到地面天线极化隔离度的影响。此外,还描述了高精度测量的卫星天线极化隔离度在轨测试流程和误差分析方法。     

双向相干通信系统中的信道误差

在连续波雷达中应答机和接收机是定位和测速信号传输通道的重要部分,它们的误差直接影响定位和测速精度。计算这些误差并研究减小这些误差的方法是十分重要的。J.K.Holmes分析了信道中采用普通二阶锁相环的情况,并给出了误差计算公式。本文则分析了信道中采用维纳最佳滤波器的情况,也给出了误差计算公式,并与J.K.Holmes的结果作了比较。分析表明信道中采用维纳最佳滤波器可进一步减小误差,提高定位和测速的精度。     

微波测量中电缆线变化的校正方法

根据三天线法的原理,提出了用三电缆线法来校正信号传输中由于电缆线的移动、弯曲或老化引起的电缆线传输特性的变化.该方法将三条电缆线两两组合成三对,进行三次连续的测量,从而得出电缆线的传输特性和校正因子,对测得的信号进行校正.该方法对传输信号而非反射信号的测量,克服了电缆线损耗引起的对交换反射计的使用限制.     

无线电外弹道测量设备轴系误差修正方法改进

对无线电外弹道测量设备轴系误差的性质进行分析,论述了传统轴系误差修正方法的缺点,采用坐标系转换的原理,推出了一种轴系误差的精确修正方法。对各种误差项进行分离,将传统的轴系误差修正方法改进为实时快速修正方法,并利用实际标定的误差数据,仿真计算不同修正方法的修正效果,验证了轴系误差精确修正方法的正确性,验证了实时快速修正方法的正确性和快速性。     

基于压缩感知的整体叶盘多模态振动叶尖定时信号重构方法

叶尖定时测量技术是近年来发展的一种非接触式旋转叶片振动监测方法,具有非入侵性的优点,但是该系统测得的振动信号通常是欠采样的。为了能够重构叶尖定时欠采样信号,本文根据压缩感知理论以及叶尖定时采样原理引入了叶尖同步振动信号稀疏模型以及叶尖振动信号重构方法。对整体叶盘有限元模型进行瞬态分析得到叶尖振动信号,使用优化的正交匹配追踪算法以及基追踪对欠采样信号进行重构并和传统方法进行对比。计算结果表明：在信噪比为30dB的噪声环境下,限制频域的正交匹配追踪算法(OMP-RFD)可以准确地识别出叶尖振动信号的主要频率成分。最后使用试验所获得的叶尖振动信号进行重构,验证了OMP-RFD算法有效性。综上可知：压缩感知方法可以很好地应用于叶尖定时测量装置中,能够使用较少传感器识别叶尖同步振动欠采样信号参数,有效提高噪声环境下识别高阶频率的成功率以及准确度。     

Multi-probe linear fitting and time of arrival linear correction method to analyze blade vibration based on blade tip timing without once-per-revolution

Blade vibration monitoring can ensure the safe operation of aero-engine rotor blades. Among the methods of blade vibration monitoring, Blade Tip Timing (BTT) method has attracted more and more attention because of its advantages of non-contact measurement. However, it is difficult to install the Once-Per-Revolution (OPR) probe in the confined space of aero-engine, and the failure and instability of the OPR signal will reduce the reliability of the blade vibration analysis results, which directly affects the accuracy of the blade vibration parameters identification. The Multi-Probe linear fitting and Time of Arrival (ToA) Linear Correction method based on the BTT (MP-LC-BTT) without OPR is proposed to reduce the errors of single probe linear fitting method for blade vibration displacement analysis. The proposed method can also correct the calculation error of blade vibration displacement due to the nonlinear change of rotation speed, which can improve the analysis accuracy of the blade vibration displacement. A new blade vibration model conforming to the actual vibration characteristics is established, and the effectiveness of the proposed method is verified by numerical simulation. Finally, the reliability and accuracy of the MP-LC-BTT method have been verified by the experiments which include two high-speed blade test-benches and an industrial axial fan. This method can be used in the actual aero-engine monitoring instead of the BTT method with OPR.     

自适应无迹增量滤波方法

提出自适应无迹增量滤波(AUIF)的概念和定义,建立自适应无迹增量滤波模型及其分析方法,给出递推算法.传统的滤波方法极少关注量测方程的系统误差.在许多实际情况(如深空探测),量测方程由于受环境因素及测量设备不稳定等影响往往无法进行验证或校准而存在未知的系统误差,并且模型参数和噪声统计量也具有不确定性.这种不确定性会使递推过程产生较大误差,甚至导致发散,从而降低滤波精度.提出的AUIF能够成功消除这种未知的系统误差,也能够实时估计变化的噪声统计量,提高滤波精度.该方法计算简单,便于工程应用.      

基于任意传感器排布的叶尖定时信号压缩感知辨识方法

基于叶片振动和叶尖计时系统的特点,推导了任意传感器角度分布下叶片振动响应的分布规律,并基于叶尖定时信号频域的稀疏性,探究了压缩感知方法在叶尖定时信号的重构和倍频辨识上的应用。通过同步信号和非同步信号的大量数值实验,分析了包括信号重构误差、传感器数量、旋转周期数、频率分辨率和信噪比等因素对辨识效果的影响,提出了压缩感知重构叶尖定时信号的基本方法和步骤。进一步将压缩感知方法应用于某型号涡扇发动机钛合金宽弦风扇叶片有限元仿真获得的振动响应数据重构,验证了该方法的有效性。结果表明:在加入了叶尖测点位置误差和30 dB随机噪声的前提下,在80%、90%和100%三种转速工况下均清晰辨识出幅值较大的激励倍频。基于任意传感器角度分布的压缩感知方法对叶尖定时信号辨识效果较好。     

置信度检验法在新测量船船姿故障诊断中的应用

为解决惯导设备数据异常而状态码未及时更新所导致的设备状态无法判断的问题展开研究。基于新测量船分布式惯导的安装设计,分析了如何通过坐标转换的方式,计算得到冗余的船姿数据。根据冗余船姿数据的特性,采用置信度检验法对各姿态测量设备进行检测,建立了设备可信任度矩阵,并将矩阵元素与对应设备进行标志,可以通过分析矩阵元素有针对性地进行船姿故障诊断,并对检测过程中可能会产生的矩阵特性做了分析说明。最后,在某次任务惯导实测数据的基础上,仿真了横摇数据的漂移,并通过置信度检验法对其进行检验,实验结果验证了方法的正确性。     

船用时统设备NTP网络授时服务的实现

为了满足船用入网设备多样化的用时需求,并保证船舶系统内部时间的一致性和准确性,在满足船用时间统一系统特点的基础上,设计了一种具有NTP网络授时功能的船用时统设备,增强了船用时统设备的通用性。时统设备作为船舶系统的NTP 1级授时服务器,基于NTP向用时用户同步时间。根据实际使用环境,给出了NTP网络授时最简方案,并对NTP授时精度进行了实验验证。实验结果表明,该设备NTP授时方式满足船舶用时设备需求,授时精度优于450μs。     

ADS-B用于高精度雷达标定的方法

为了更好地解决高精度雷达标定的问题,提出了基于广播式自动相关监视系统(ADS-B)固定误差及目标回波中心动态修正的雷达标定新方法。首先分析了ADS-B位置数据误差的来源、类型及在雷达坐标系下的特征,同时对民航目标回波中心的变化作了分析建模,在此基础上进一步通过对雷达数据与ADS-B数据之差作动态联合修正,最终估算出雷达系统误差,提高了雷达系统误差标定的精度和稳定性。并利用多批次的实测数据对该标定新方法与其他方法进行了对比验证,结果表明,该方法有效提高了标定的精度和稳定性,并已成功应用于雷达标定设备中。     

有源相控阵中场测量中的空间误差研究

由于中场监测设备量少,且测量效率高,所以是有源相控阵雷达阵面测量的重要方法之一,在工程中得到了广泛应用。其系统误差包括监测方法误差和测量设备误差,其中测量方法误差非常关键,而测量设备误差与所采用的具体设备有关。在中场测量中,探头的位置偏移导致的空间误差是其特有的测量方法误差。本文对空间误差进行了理论分析,并以x波段有源相控阵的中场测量为例,给出了空间误差的计算结果和实验结果。计算结果表明,空间幅度误差很小;空间相位误差与被测阵面口径、测量距离和探头位置偏移有关。实验结果进一步验证了这种计算结果。分析结果为中场测量的实施提供了参考,具有一定的工程意义。