UWB脉冲无线电对GPS的干扰研究

分析了超宽带(UWB)信号的时频域特征,并提出了与GPS共存的限制条件和系统设计方案.     

UWB信号传播特性分析

通过对UWB信号室内外传播路径损耗现有模型及其在色散媒质中传播的分析研究,总结了UWB(Ultra-wide Bandwidth)超宽带脉冲信号的传播特性.     

基于角度分集的机载超宽带MIMO天线设计

为了提高机载通信设备信道容量和进一步减小天线安装空间，提出一种采用角度分集技术的超宽带（UWB）多输入多输出（MIMO）天线。该天线将Vivaldi天线和超宽带槽天线进行了集成设计，无需采用解耦结构便可获得较高的端口隔离度，大大提高了数据传输率。通过在Vivaldi天线辐射臂上开一对方形缝隙和在介质板背面增加长方形辐射贴片，可以有效减小天线的尺寸，设计的UWB-MIMO天线尺寸为36 mm×36 mm×0.8 mm。给出了天线的设计流程，加工了天线实物，并对其进行了测量。仿真和实测结果表明MIMO天线具有超宽的阻抗带宽，可以覆盖整个3.1~10.6 GHz超宽带频段。Vivaldi天线阻抗带宽为2.8~15.9 GHz，UWB槽天线阻抗带宽为1.8~12.7 GHz，天线端口隔离度均在-10 dB以下。测量了天线的辐射性能和增益特性，实测结果与仿真结果吻合较好，证明了该天线的有效性。该天线可以应用于超宽带无线通信系统和机载阵列天线系统中。     

仪表着陆系统航向信标信号源的研究与设计

仪表着陆系统(ILS)作为目前国际上通用的飞机着陆系统,其标准信号源合成的复杂低频信号对调制信号的稳定度和准确度要求较高,频率合成技术成为目前研制ILS信号源的关键。介绍了一种采用直接数字频率合成技术的设计方案,较为详细地阐述了标准信号源的设计原理,调制信号合成模块和DDM控制模块的设计与实现,并给出了软件控制框图。系统合成的调制信号调制度差精度高,且系统结构简单、使用方便、性能稳定可靠。     

电离层色散对DS/FH-BPSK信号解调性能影响

相位连续的DS/FH(Direct Sequence/Frequency Hopping,直接序列/跳频)扩频信号的扩频带宽比直扩信号更宽,在电离层的非线性相位以及跳频频点变化这两者的共同作用下,该信号的BPSK(Binary Phase Shift Keying,二相相移键控)解调性能明显恶化。依据随机变量概率分布的数学规律,推导得到了在背景电离层色散条件和跳频频点均匀分布前提下,某种DS/FH卫星测控信号的引导信号和长周期信号BPSK误码率的变化规律,并在特定信号参数条件下进行了误码率仿真。     

PCAL信号多频点高效并行提取方法

PCAL(相位校准)信号通常用于消除VLBI(甚长基线干涉测量)观测设备的附加时延。随着更高观测精度要求的提出,基带信号带宽不断增大,所包含的PCAL信号频点个数也随之增加。传统的基于相关法的PCAL信号提取方法在处理多频点信号时,其计算量随着频点个数的增加而大幅增长,计算效率低。针对该问题,利用PCAL信号各频点之间的频率特性,提出了一种基于FFT(快速傅里叶变换)的PCAL信号多频点高效并行提取方法,并对2种方法的计算精度和计算量进行了对比分析。仿真结果表明:新方法的计算精度与传统方法相当;计算量不随PCAL信号频点个数的增加而增大;随着提取频点个数的增加,新方法计算效率优势明显。     

用高阶信号处理方法处理UWB雷达数据提取目标材料特性

本文介绍了用两种高阶信号处理方法处理UHF波段(300～900MHz)超宽带(UWB)雷达数据(在专门设计的收发分置的测试场内收集的UWB雷达数据)所得到的初步结果。我们用四种类型的UWB信号来测试金属板(参照物)和五种不同的有金属材片的雷达波吸收材料的商品样品(RAM)以及5种普通材料(散射)样品。该项研究的目的是评估我们的几种UWB信号形式和相关的信号处理方法可靠提取不同目标材料的雷达散射特性的潜力。 该项研究用的是伪随机UWB雷达波形,用两种HOSP(高阶信号处理方法)分析收集的数据:(1)双谱分析法;(2)核函数分析法。雷达的问题作为一个“黑盒子系统识别”,这样就可以把得到的结果作为系统/目标识别器,并可以在这个新领域中用HOSP方法。必须说明在有噪声的情况下这些方法很稳健,所以应用于低S/N工作条件下的雷达可能会显示出巨大的优越性。 初步分析结果表明,这种雷达技术和处理方法是可行的,并且利用这种方法描述目标/材料特性是很有希望的。我们预计用这种方法提取目标几何形状(外型、尺寸等)和结构信息方面会卓有成效。     

EMD边缘效应问题的一种处理方法

在航空领域经常要利用飞机的振动信号来对其进行故障诊断,本文论证了故障诊断领域的经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)信号分解方法,分析了其存在的边缘效应,并结合镜像方法提出了利用其边缘信号来添加极值点的思想。从算例效果上看,本文所提出的方法计算速度快,算法简单,适应性强,能很好的抑制边缘效应。     

基于MED和LMD的自动倾斜器轴承广义Shannon熵谱分析

针对轴承信号微弱故障特征易被强背景噪声淹没的问题,提出采用最小熵反褶积,通过逆滤波器最优化设计,对目标信号进行降噪处理,其峭度值提高了约3.8倍,增强了信号的微弱故障特征;针对非平稳非线性信号频率成分复杂难以解调的问题,提出采用局部均值分解(LMD)和峭度-相关系数筛选准则,其可对非平稳非线性信号进行自适应分解和最优重构,提高了信号的信噪比;针对信号耦合调制及边频突出的问题,通过引入广义Shannon熵进行包络谱带内降噪处理,信号一阶故障特征调制频率与故障特征频率的幅度比降低了24%~43%。通过实验室信号及某型直升机自动倾斜器轴承故障诊断地面试验的分析结果验证了该方法的合理性和可行性。      

基于Viterbi算法的扩频码与信息序列联合估计

针对短码DSSS（Direct Sequence Spread Spectrum,直接序列扩频）信号扩频码MLE（Maximum Likelihood Estimation,最大似然估计）问题,提出了一种基于Viterbi算法的扩频码搜索方法,并将其应用到同步CDMA（Code Division Multiple Access,码分多址）信号的扩频码估计中.该算法利用了扩频码码元为±1的先验知识,以向量的2-范数平方或1-范数作为度量值;每次判决扩频码码元时,计算2条可能路径的度量值,并选择使度量值最大的那条路径作为幸存路径,最终的幸存路径即为估计的扩频码;所提算法不仅计算复杂度低,而且能同时估计扩频信号的扩频码和信息序列.仿真实验表明,本算法在低信噪比时同样具有较好的性能.     

EMI滤波器控制核电磁脉冲的实验研究

通过对多种 ＥＭＩ滤波器加载 ＥＭＰ信号的实验,检验了瞬变抑制或压敏电阻等辅助元件对ＥＭＰ的控制能力。初步研究结果表明,某种精心设计的ＥＭＩ滤波器,不用瞬变抑制或压敏电阻之类的辅助元件,对ＥＭＰ仍有很好的抑制能力;对穿心滤波器控制核电磁脉冲滤波器（ＥＭＰ）的试验分析表明,它是一种既能控制ＥＭＰ,又能衰减ＥＭＩ的优秀滤波器。     

基于锁相环的光电振荡器频率稳定化研究

通过构建小数分频锁相环,将一个工作于X波段的OEO(OptoElectronic Oscillator,光电振荡器)与OCXO(Oven-Controlled Crystal Oscillator,恒温晶体振荡器)进行锁相,得到了输出信号相位噪声和长期频率稳定度的提升。从PLL(Phase-Locked Loop,锁相环)环路传输特性出发,理论分析了PLL输出信号环路带宽内相位噪声水平和作用范围。为降低OEO整体的相位噪声,采用SIL(Self-Injection-Locking,自注入锁定)使OEO在10Hz~10kHz频偏处的相位噪声得到20dB以上的抑制。在此基础上将此SIL OEO与一个频率为100 MHz的OCXO锁相,获得了频率为9.95GHz、相位噪声为-55dBc/Hz@10Hz和-124dBc/Hz@10kHz的微波信号输出,其频率的重叠阿伦方差在100s平均时间内达到1.14×10~(-11),证明了提出的方案对提升OEO频率稳定性具有一定的实际意义。     

基于平滑先验分析和模糊熵的滚动轴承故障诊断

由于机械系统的复杂性,振动信号的随机性表现在不同尺度上,基于对振动信号进行多尺度的模糊熵(FE)分析,提出了基于平滑先验分析(SPA)和模糊熵的滚动轴承故障诊断方法。采用SPA方法对振动信号进行自适应分解,得到振动信号的趋势项和波动项;分别计算趋势项和波动项的模糊熵;将模糊熵值作为特征向量,输入至基于优化算法的支持向量机(OSVM)。将该方法应用于滚动轴承实验数据,分析结果表明:该方法在仅提取两个分量特征的情况下即可达到100%的故障诊断精度,可有效实现滚动轴承的故障诊断。      

密林环境空地协同GNSS/UWB快速高精度定位技术

针对密林中卫星信号遮挡难以实现快速高精度定位的问题,提出了一种密林环境空地协同全球卫星导航系统/超宽带(GNSS/UWB)高精度定位方法。该方法综合考虑无人机平台在空旷环境快速运动与超宽带的强穿透性测量等特征,通过无人机携带GNSS/UWB集成化载荷,以移动单基站模拟多基站,配合密林中UWB标签组网测距,完成密林中UWB标签定位。对基站布设方案展开研究,为密林环境下空地协同GNSS/UWB快速高精度定位技术应用提供基站布设指导和依据,并且利用密林环境下实测测距实验+仿真定位实验对提出的方法进行验证。结果表明,所述方法可有效实现密林环境下的快速高精度定位,精度达到分米级,并且通过优选基站布设网型、范围及高度可有效提高定位精度,为密林环境下快速高精度定位方法提供了理论支撑。     

基于VI的动态数据采集系统设计

在对某产品的测试过程中,首先要对多路信号进行测试并实施采集.因此,设计以动态数据采集模块PXI-3369及前端调理适配设备SH-1212为硬件平台,以虚拟仪器软件Lab VIEW为运行平台,开发了拥有参数配置模块、状态检测模块、标定系统模块、数据采集与信号输出模块、校准系统模块、数据处理模块的系统软件.通过应用,证明了该系统具有实用性、先进性、经济性和可靠性的特点.     

建设中的深空测控网甚长基线干涉测量系统

结合CCSDS(空间数据系统咨询委员会)给出的相关技术标准,介绍了我国目前正在建设的深空测控网甚长基线干涉测量系统,包括系统定义与性能需求,系统的设计与实现等方面。阐述了相关的设计原则和设计思路:对射电源信号,通过将2个测站接收到的同一射电源信号进行互相关的方式求取信号延迟;对航天器信号,利用对正弦信号的统计处理方法,对正弦相位进行估计再差分求取时延。最后简要分析了与欧空局开展机构间交互支持的性能指标。     

航空宽带通信无线信号接入技术

主要研究航空无线宽带通信系统的无线网络信号覆盖(无线接入网)问题.提出了三种无线信号覆盖模型:地面基站信号覆盖模型、卫星中继信号覆盖模型、高空平台通信系统(HAPS)覆盖模型.然后从建设成本、技术难点、覆盖效果等角度综合分析了各个模型的优缺点.最后得到以下结论及建议:地面基站信号覆盖模型技术成熟,但是建设成本高,比较适合机场及繁忙的航线航路;卫星中继信号覆盖模型建设成本低廉,但是传输数据速率低,难以满足宽带通信要求,这种模型比较适合跨洋航线、非繁忙航线以及临时航线;HAPS(高空平台通信系统)模型覆盖范围广、工程造价低,但是技术不够成熟,因此可以作为未来航空宽带通信信号覆盖技术的选择.     

北斗二号中AS信号多径抑制方法及性能分析

针对北斗二号系统中AS（Authorized Service,授权服务）采用的BPSK（10）、BOC（14,2）、BOC（15,2.5）信号,研究如何抑制多径效应对AS信号跟踪的影响,提高定位精度.对3种信号的自相关特性及功率谱密度进行比对,并在对基于码跟踪环的EML（Early Minus Late,早减迟）和HRC（High Resolution Correlator,高精度相关器）技术进行分析的基础上,将这2种技术用于北斗二号AS信号的多径抑制.仿真表明：EML和HRC均适用于北斗二号AS信号,采用EML时,对BOC（14,2）、BOC（15,2.5）的多径抑制性能优于对BPSK（10）的;采用HRC时,对BPSK（10）的多径抑制性能优于对BOC（14,2）、BOC（15,2.5）的;对于BPSK（10）,HRC较EML在误差包络面积上多径抑制性能提高约89.7％;对于BOC（14,2）、BOC（15,2.5）,HRC和EML多径抑制性能相当,而EML的计算量相对较小因而整体性能更优;通过减小相关器间隔和增大带宽,可提高多径抑制性能,对BPSK（10）的效果比对BOC（14,2）、BOC（15,2.5）的更为明显.     

一种基于SG3524和IR2110的爪极汽车发电机励磁控制电路

本文简述了爪极发电机的结构和励磁绕组的工作原理,同时介绍了PWM控制芯片SG3524和高压驱动器IR2110的性能和结构特点,并根据爪极发电机的工作原理设计了采用SG3524和IR2110为核心器件的爪极汽车发电机励磁控制电路,该电路利用SG3524产生脉宽调制信号,调制信号通过IR2110驱动功率器件,实现了爪极发电...     

基于VMD-CWT和改进CNN的直升机轴承故障诊断

由于直升机自动倾斜器滚动轴承振动信号具有非平稳、非线性特点,并夹杂非敏感故障特征信息,导致网络模型对周期信号过于敏感,不能充分利用故障信息的问题;针对此问题,提出一种变分模态分解(VMD)与连续小波变换(CWT)联合提取敏感故障特征的方法。研究表明:在相同模型训练下,该方法相对其他方法最高可提升模型准确率20.8%。为了解决卷积神经网络(CNN)进一步提高故障识别精度难的问题,提出一种基于K最近邻(KNN)改进的CNN的模型,在课题组和西储大学公开轴承数据集验证,测试精度达到99.8%和100%,可有效实现直升机自动倾斜器滚动轴承的故障诊断。