基于DVB-S2的遥感卫星自适应编码调制分析与仿真

针对传统遥感卫星数据传输中存在的资源浪费问题,提出了自适应数据传输的概念;重点介绍了第二代数字卫星电视广播标准(DVB-S2)中的自适应编码调制技术(ACM);在此基础上对自适应编码调制技术在遥感卫星数据传输中的应用做了详细分析,通过链路计算与信噪比估计两种方法得出自适应系统与非自适应系统相比在数据传输中性能提升很大,其中固定降雨备余量情况下通过链路计算得出自适应系统传输的数据量是非自适应系统的1.66倍,而基于动态信道模型的信噪比估计方法使得系统性能提升更加显著,传输的数据量是非自适应系统的8.14倍;最后对影响ACM性能的因素进行了分析,仿真结果表明信噪比估计误差和延时对系统性能影响很大,移位门限技术可以有效的降低信噪比估计误差对系统性能的影响,而延时则需要对信道状态的预测来减小其影响。     

复杂背景下远距离合作信标识别与定位

传统的飞行器合作信标测控中,以常规光源作为信标,不具备复杂环境的适应能力,尤其存在主动干扰源的情况,如何准确识信标是电视跟踪与测控领域的重点研究内容。本文对信标设计与识别定位方法进行研究,采用激光光源作为合作信标,设计可调制驱动电路,将信息编码调制技术应用在调制光源中,实现了可调制合作信标;并设计了调制与成像解调耦合的处理算法,可有效区分干扰目标与真实目标。试验结果表明,本文设计的可调制信标满足需求,调制与解调处理算法可实现合作信标的精确识别与定位,具备抗干扰能力。     

AWGN信道中一维调制与二维调制的信道容量

卫星通信和深空通信信道都可近似为加性高斯白噪声信道,所以研究这种信道中常用调制方式下的信道容量有重要意义.从香农信息论出发,推导出了一维调制和二维调制下的信道容量.在此基础上,阐明了在不同信噪比条件下应采用的调制方式,以及编码调制能够在不牺牲频谱利用率的前提下,得到编码增益的本质.讨论了无带宽约束下AM调制和PSK调制的香农限和在高信噪比条件下PSK的近似容量.      

多径信道下图像的信源信道联合编码调制传输

针对多径衰落信道提出了一种基于小波变换并结合OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)自适应调制的图像传输方法和信源信道联合带宽功率优化分配算法.给出了编码传输方法结构,对有噪信道下基于小波变换的图像编码传输实现和失真估计问题及多误码率OFDM自适应调制比特功率优化分配问题进行了建模和分析,使得信源量化编码与OFDM调制能够方便地结合起来,并进一步得到了相应的信源信道联合优化带宽功率分配方法.仿真和分析表明,该方法实现了多径信道下图像的信源信道联合编码调制传输,编解码复杂度和延迟小,且信源信道联合优化的带宽功率分配可有效提高信道资源利用效率.     

高精度光纤陀螺高带宽信号检测方案

研究兼顾静态性能和力学环境适应性的信号检测方案是高精度光纤陀螺实用化的迫切要求.分析了高精度光纤陀螺全数字闭环信号检测过程,推导了系统的闭环传递函数.一般的基频调制使检测系统的采样周期长、带宽低,反馈不能很好地补偿因力学环境产生的高频噪声信号,会破坏系统闭环,产生较大的动态误差.设计了三倍频调制/解调数字闭环信号检测方案,使采样周期是基频调制方案的1/3,有效提高了系统带宽.两种方案的力学环境实验和静态实验结果对比说明,三倍频方案明显提高了高精度光纤陀螺的力学环境适应性,同时静态性能不受影响,能够满足实际应用的要求.      

磁轴承PWM开关功放电流实时降噪

针对传统低通滤波器在脉冲宽度调制(PWM, Pulse Width Modulation)开关功放电流降噪过程中存在去噪效果与系统带宽难以兼顾的问题,提出了一种基于提升小波变换的功放电流实时降噪法.首先基于dB4提升小波算法,采用滑动数据窗、对称边界拓展和阈值法强制降噪等相结合的方案实现对功放电流的实时降噪.然后根据不同小波分解层数对系统截止频率的影响,确定合适的小波分解层数.实验证明,提升小波实时降噪算法既可以有效地滤除功放电流噪声,又对系统带宽和相角滞后影响较小,非常适用于对实时性和信噪比都有较高要求的磁悬浮高速转子系统.      

卷积神经网络卫星信号自动调制识别算法

自动调制识别是空间认知通信系统的关键技术，有助于实现自适应信号解调。深度神经网络虽然具有特征提取能力强的优势，但也存在参数众多、计算量大的问题，难以实现空间在轨应用。针对以上问题，提出了一种轻量化、高性能的卷积神经网络结构。网络先提取信号的同相正交相关特征，再提取时域特征，最后提取各通道特征均值进行分类。对11种调制方式分类的实验结果表明:当信噪比高于0 dB时，平均识别准确率能达到86.94%，较传统的高阶累积量的方法提高了31.54%;与目前高识别准确率的深度神经网络模型相比，仅使用不到10%的模型参数，在树莓派4B上计算速度平均提高了20倍。      

基于4态马尔可夫链的光纤陀螺随机调制

在数字闭环光纤陀螺中,由调制信号引起的电串扰(即调制串扰)会导致零偏稳定性、死区和线性度等指标恶化.为了消除调制串扰信号的影响,提出了基于4态马尔可夫链的随机调制方法.将一个4状态马尔可夫链引入到随机调制中,该马尔可夫链利用正弦函数的周期性和状态转移方向的等概率性,产生出了相互统计独立的调制信号和解调信号,由于解调信号为等概率取值-1,1的零均值随机序列,所以在理想情况下调制信号及电串扰信号和解调信号相关的结果为零.仿真和实验结果表明,基于4态马尔可夫链的随机调制方法对调制串扰信号的抑制可达1×103倍,消除了调制串扰信号对陀螺零偏稳定性、死区和线性度等指标的影响.      

微波复合调制信号校准系统研究

微波复合调制信号校准系统是导弹制导专测设备的校准设备,主要用于确认导弹制导系统技术性能,使其能够满足规定的技术指标,保证其处于良好的技术状态。过去多采用人工手动操作、分散拆卸的校准方法,不仅耗时费力,校准的准确度也难以保证。目前模拟信号的解调普遍采用硬件实现,尝试将模拟信号采用一定的算法解调并根据解调的原基带信号测量相关参数,实现解调测量软件化。     

用于可重构机床控制系统的电力线通信技术

介绍了可重构机床对通信系统的要求,提出了一种基于宽带电力线通信(PLC,Power Line Communication)技术的新型通信系统.通过对机床电力线的信道特性和噪声频谱的分析与测量,选定了通信系统的载波频率和带宽等参数.为了对抗电力线信道的多径效应,提高频谱利用率,实现可靠高效的数据传输,采用正交频分复用技术(OFDM,OrthogonalFrequency Division Multiplex)作为调制解调方式.开发了PLC调制解调器,定义了物理层帧结构.最后以机床主轴伺服系统为例对该通信系统进行了实验验证.实验结果表明,该系统实现了有效数据传输率10 Mbit/s,误比特率(BER,Bit Error Rate)小于10-8的高效数据传输.     

变采样率全数字相位载波解调技术

基于相位载波(PGC,Phase Generated Carrier)解调各环节的信号频率范围,提出变采样率解调方案,解决高采样频率下的实时全数字PGC解调问题.对干涉输出信号采用高采样率进行模数转换,提高解调带宽和动态范围.对混频相乘和低通滤波后的环节采用降低采样率处理,减少实时数字信号处理的运算量.设计变采样率全数字PGC解调系统,采用现场可编程门阵列(FPGA,Field Programmable Gate Arrays)并行实现混频相乘和低通滤波环节,采用数字信号处理器(DSP, Digital Signal Processor)实现后续解调环节,实现采样率高达1MHz的实时解调.实验结果表明频率为5kHz、幅度为1rad的被测信号可以被有效解调.      

光纤Sagnac温度传感器信号检测技术

利用光纤Sagnac干涉仪的偏振非互易性PNR(Polarization Non-Reciprocity)可以实现对单温度点的高精度测量.传感头周围温度场的变化引起干涉仪光路中两相干光的相位差变化.通过分析温度传感器的测温原理,得到其输出的线性化模型.采用方波调制解调技术实现了对温度传感器光路系统输出的全数字信号检测.设计了以C8051F060混合信号微控制器为核心的全数字信号检测系统,实现其采样信号和调制信号的相位关系保持.16位高精度模/数转换器的电压采样值通过数字滤波及分段函数解算处理,得到测量温度值的数字输出.这种技术具有实现方便,便于数字化处理及时序控制等优点.通过-15~55℃的全温扫描实验得到的实验数据和理论曲线近乎重合,系统输入/输出成很好的线性关系,线性度达到了10-3量级.实验研究表明这种温度传感器可以实现高精度的温度测量.      

提高光纤陀螺开机零偏稳定性的调制方法

针对光纤陀螺在开机启动时零偏不稳定的问题,从机理上分析了2π电压初始对准及前向增益变化对零偏的影响.提出了一种新的组合调制方法,通过4种状态的调制、解调,实现了对Y波导2π电压的快速调整,有效缩短2π电压在陀螺开机时的初始对准时间,由5min缩短至1 s,克服了目前方波调制的缺陷.经频域分析和实验验证,该组合调制方法还可以抑制由调制引起的交叉干扰,能够有效抑制前向增益变化对陀螺零偏的影响,从而使前向增益变化导致的陀螺开机零偏变化由0.03(°)/h减小至0.01(°)/h.     

CCPT系统中基于副边阻抗调制技术的反向信号与能量叠加传输技术研究

为了解决金属环境条件下的无线供电和信号传输需求，提出了一种基于电容耦合方式的无线能量和信号并行传输方案。通过建立E类放大器的数学模型，分析电容耦合系统的传输特性和阻抗影响机理，设计了适用于E类放大器结构的调制与解调电路，并通过仿真验证了电路的可行性，为CCPT系统从能量传输到信号回传提供了系统性的理论指导。     

基于小波变换熵值及高阶累积量联合的卫星信号调制识别算法

调制识别是信号检测与解调的关键环节，针对卫星调制中采用的MAPSK，MQAM，MFSK，MPSK方式，提出了一种计算小波变换熵值并结合高阶累积量的联合调制识别算法.根据小波变换对时频信息敏感的特点，不同调制方式高阶累积量计算结果的区分性以及不同复杂度的调制信号熵值结果不同，分析了以上4类调制信号的计算结果，提出了基于小波变换熵值及高阶累积量联合的卫星信号调制识别算法.计算调制信号小波系数，据此计算熵值，实现对调制信号的类别划分，使用高阶累积量实现类别内的信号分类.经过仿真分析，可实现在8dB以上达到0.9识别率的效果，该方法对高阶（64阶调制）信号识别具有一定借鉴意义.      

工业总线标准电容层析成像系统设计

为保证电容层析成像(ECT)系统满足航空航天领域多相流参数测试的要求,开发了一套基于CPCI工业总线标准的ECT系统。采用高性能现场可编程门阵列(FPGA)芯片作为主控芯片,实现信号激励模块、多路复用开关模块、数据处理模块、数据解调和传输模块的集成式设计,将采集信号进行预处理,实现信号的滤波、放大和相敏解调,并通过CPCI工业总线接口把解调后的电容数据传送至系统上位机,完成图像重建。实验测试结果表明:系统采用1 MHz激励信号和8电极传感器的工作模式下,采用10周期的测试信号解调时,图像采集速度可达1 785幅/s,信号的信噪比高于60 d B,成像结果具有良好的空间分辨率。     

一种高集成高可靠位移、压差信号变送器设计

介绍了一种新型控制系统变送装置的组成结构和相较于传统变送装置的改进特点。新型变送装置采用双曲线插针、插孔连接的内部无引线结构,采用新设计芯片集成原有位移变送芯片和压差变送芯片功能,运用正弦波函数振荡器和功率放大器驱动传感器以及同步解调测量信号原理,运用最新设计原理优化电源供电电路、滤波电路和温漂补偿电路,通过多种环境试验考核和分析试验测试数据,达到了提高控制系统变送装置测量准确度、集成度和可靠性的效果。     

一种数字化DS/BPSK扩频接收机

介绍一种新型数字化DS/BPSK(Direct Spread/Binary Phase Shife Keying)扩频接收机的设计.该接收机采用专用数字相关器为核心的硬件设计,并结合数字处理算法完成扩频信号的解调.技术上采用串并组合的伪码捕获、科斯特环载波跟踪、延迟锁定环伪码跟踪等方式,可通过软件算法灵活实现.该接收机具有综合性能强,及软件接口灵活的特点,可有效地应用于基于码分多址的多目标测控系统中.