北斗卫星导航系统中频信号的产生方法

北斗卫星中频信号在精确导航与授时、合成孔径成像等方面起着关键作用。通过对北斗卫星导航信号的特征进行分析,建立了北斗卫星中频信号的数学模型,并对该模型进行了仿真实现,进而研究了中频信号中路径延迟、噪声和多径干扰对原始北斗信号的影响。研究得到的信号数据可以为导航接收机和信号处理模块提供不同采样率的信号源码,通过这样的方法可以减少大量现场试验,缩短研发时间、降低成本。     

任意采样率变换数字重构滤波器设计

针对理想重构函数在数字信号域不可实现而直接截取性能较差的情况,根据信号重构理论和FIR（Finite Impulse Response,有限脉冲响应）滤波器窗函数设计法,分析不同窗函数、不同截取长度对重构滤波器的影响,提出一种凯塞窗任意采样率变换数字重构滤波器设计方法.该方法通过选择合适的窗参数、截取长度、重构滤波器时域精度和量化位数,有效控制阻带最小衰减抑制数字重构镜像.设计的数字重构滤波器已成功应用于某卫星基带调制解调器,符合镜像抑制大于65 dB的性能要求.     

一种数字滤波器组在动态风洞试验中的应用

在动态风洞试验中,由于机械振动、随机扰动等原因,原始试验数据均有较大扰动。为得到其中的有用信息,需利用数字滤波器对其处理。基于MATLAB实现了梳状和频率抽样两种数字滤波器,对其各自特性做了较为深入的研究和比较。最后,利用二者串行组成了滤波器组。该滤波器组已经应用于预研项目中,结果表明,该滤波器组低频和高频特性均能够有效减弱信号中的干扰和噪声,达到预期目标。在不进行降采样率处理的情况下,达到相似的滤波结果,滤波器组的滤波时间仅为频率抽样滤波器的2％左右。     

基于FPGA的多通道数字信号下变频器设计

研究了无线通信接收机中。经A／D转换后到基带处理前的中频信号的下变频处理。提出了用FPGA实现多通道数字信号下变频的新设想。通过分析CIC滤波器、HB滤波器和多相滤波器的特点和性能，将它们与抽取器相结合．对MD转换后的数据进行抽取，降低了信号采样率，减轻了后续DSP处理基带信号的压力。结合一个具体的多信道信号．通过软件仿真和在FPGA器件的实现，证明了该方案的正确性。此设计方案集CIC滤波器、HB滤波器和多相滤波器的优点于一身。使设计出的数字信号下变频器能够处理更高频率的信号。     

基于重构算法的一种微弱目标检测后处理方法

 重点研究了形态学重构算法在微弱目标检测和跟踪中的应用,主要体现在对原始图像的背景估计过程和检测后处理过程。对于经过背景估计和二值化后的图像,若直接进行跟踪算法,由于虚警点数目太多,会严重影响跟踪算法的效率,同时也给跟踪结果造成了负面效应。因此,考虑在二值化之后,跟踪之前,引进后处理过程,以消除虚警点。在已知目标大致尺寸的情况下,选用不同的两个标记重构,同时消除小于目标的虚警点和大于目标的虚假目标。     

地基观测红外目标二维经验模式分解检测方法及应用

针对复杂条件下的地基观测红外图像目标检测问题,引入二维经验模式分解(BEMD)方法对复杂条件下的目标红外实测图像进行了处理分析:首先对目标观测原始红外图像进行中值滤波,对原始红外图像进行噪声抑制预处理;然后利用BEMD算法对预处理后红外图像进行自适应分解,获得按频段分布的二维基本模式分量与残余图像,并对分解后的红外图像进行有效重构,获取处理后的红外目标图像;最后利用点锐度方法定量评估目标红外图像处理效果,并与原始红外图像进行比对分析。基于实测红外图像处理结果表明,BEMD方法有效抑制了云层背景杂波噪声,且有效检测出清晰的红外目标,处理后的红外图像清晰度较原始红外图像显著提高。     

洗出算法在控制补偿下的多通道结构优化

飞行模拟器的模拟逼真度在一定程度上取决于经典洗出算法的参数好坏，而其参数固定、信号缺失等弊端使洗出运动存在相位失真、延迟和错误暗示等诸多问题，导致飞行模拟逼真度不足。本文设计了多通道变参数滤波器结合模糊控制器实时改变其固定的截止频率；引入带通滤波器将输入信号与平动高频、中频、低频信号差分后经过二次滤波补偿缺失信号；结合平动高频信号中掺杂少量的低频信号经过滤波、角度转换环节补偿洗出角位移。通过Simulink建模仿真对改进算法进行验证，结果表明，改进后的算法较经典洗出算法平台运动空间更大、持续加速度模拟度更高，优化了相位延迟、错误暗示等问题，提升了飞行模拟逼真度。     

基于小波分析的航空发动机旋转失速检测方法

对试车检测到的压气机旋转失速压力数据,进行了小波降噪处理,并对处理后的数据进行多分辨分析,利用dN层小波系数重构相关频带内的压力信号分量,当重构信号某处的幅值超过给定阀值时,认为检测到了失速。研究结果表明,小波分解能有效地区分信号中的突变部分和噪声,达到降噪的目的;对不同采样频率的压力数据进行分析,给出了相应的阀值,对dN层重构信号进行监测,能有效检测到旋转失速的发生。      

一种基于连续小波变换的滚动轴承早期故障诊断新方法

滚动轴承早期失效阶段,特征信号微弱,并且受传递路径衰减及环境噪声影响,故障识别相对困难。针对这一问题,提出一种基于连续小波变换的轴承早期故障诊断方法。对原始信号进行连续小波变换,利用不同尺度小波系数进行信号重构,从而得到相应尺度下的信号分量,为了获取包含尽可能多的故障信息的信号分量,以峭度为指导标准对重构信号分量做合并处理,并利用相关系数准则剔除冗余信号分量,从保留信号分量中筛选出峭度值最大的分量,将其作为最佳分量用于进一步包络解调运算,通过分析包络谱判断轴承的故障类型。利用所述方法处理轴承早期故障仿真及实测信号,均成功提取出微弱特征信息,由此表明该方法可实现滚动轴承早期故障的精确诊断。     

GPS多径信号的自适应滤波估计方法

 研究全球定位系统(GPS)多径信号估计的问题。通过分析自适应滤波器的原理,建立了数字中频信号处理的数学模型,提出一种用自适应滤波实现GPS多径幅度、码相位和载波相位估计的方法。该方法采用不同延迟的伪随机序列对信号进行解扩、解调和累加,得到了作为期望信号的系列自适应滤波相关值。对该方法与其他3种方法进行了理论上的分析比较,得出本方法具有信噪比高、自适应滤波性能好、带有码相位信息和不存在载波模糊度问题等优点。根据各种滤波器算法的特点和本应用的需求,给出了选用递归最小二乘算法实现的方法。通过计算机仿真,验证了提出的方法能够在14 dB的信噪比下,以1个采样间隔的时间延迟分辨率和0.005周的载波相位估计精度估计出GPS L1的多径信号。     

用热流探针测量激波速度

激波速度测量是激波管和激波风洞运行状态的一个重要参数,压电传感器或光学方法测速系统成本高,而传统电离探针在激波马赫数较低、波后温度达不到空气电离程度的情况下无法满足实验要求。提出了一种使用同轴热电偶作为测速探针来测激波速度的方法,弥补了电离探针在激波马赫数较低时的不足。介绍了同轴热电偶探针测速原理,并设计了测量激波速度的系统电路。通过信号放大电路锁定激波冲激信号,触发脉冲信号发生电路,实现了一种单通道、多测点的激波风洞测速系统。分别开展以温度与热流为触发信号的风洞实验,结果表明只有使用热流信号才能满足激波测速的时间要求。     

基于广义S变换进行雷达信号时频滤波去噪

S变换自问世以来,凭借其优越性已经被广泛地应用于数字信号处理中。针对深空目标雷达回波信号的复杂性,为了得到较好的雷达回波信号,将基于广义S变换的时频滤波应用于雷达回波信号去噪中,并利用低通滤波器设计了时频滤波算子,克服了传统滤波去噪方法滤波因子不能随时间、频率变化而变化的缺陷。通过理论分析与仿真波形对比表明,滤波后能有效地去除噪声,很好地保留了原始雷达回波信号的信号特征,展示了基于广义S变换的时频滤波的可行性,为雷达回波信号去噪提供提供了一种很好的方法。     

存在外部干扰的网络控制系统故障检测和优化

针对存在时延和丢包的网络控制系统,研究了系统的故障检测滤波器设计和优化设计问题.通过泰勒展开将未知时延处理成外界干扰,采用伯努利随机过程来描述丢包现象.设计观测器产生残差信号,将故障检测问题转化为H∞滤波问题.通过Lyapunov函数方法分析了系统的稳定性.以线性矩阵不等式的形式给出了滤波器存在的充分条件和求解方法.为进一步提高系统对故障信号的灵敏度,采用了一种优化设计方法对故障检测系统进行了优化.最后通过仿真验证了算法的有效性.     

基于数字包络检波的RNSS通道时延标定方法

提出一种采用数字处理的时延测试方法,用于对导航卫星导航信号发射通道分数码片时延的精确测量。该方法是通过高速A/D（模/数）转换器,对导航卫星下行的BPSK（二进制相移键控）信号和卫星导航秒脉冲进行双通道采样,读取采样数据并进行数据处理。根据秒脉冲信号触发门限上升沿确定时延测量起点,对BPSK采样数据进行平方律检波,获取码片换相点,计算换相点和秒脉冲之间的分数码片时延,并进行滤波器时延校准,从而得到导航卫星发射链路的分数码片时延,该方法不需要进行伪随机信号的捕获和跟踪,测量精度主要取决于采样器采样率。通过在测试中使用一根校准电缆对该方法进行验证,验证结果表明,采用本文提出测试方法的测量误差优于0.3ns。     

Quasi-Optimal Demodulation of Pulse-Frequency Modulation Systems

Novel demodulator structures are derived using a theory for the quasi-optimal on-line demodulation of pulse-frequency modulated (PFM) signals in the presence of white Gaussian channel noise. The basic demodulator consists of a phase-locked loop with time-varying gain elements. Furthermore, its integrators are appropriately reset as each new pulse is received. This modulator may be augmented with additional integrators and gain elements to achieve quasi-optimal demodulation with delay. The quasi-optimal demodulation approaches optimal demodulation, in the minimum mean-square-error sense, as the signal-to-noise ratio increases. The various quasi-optimal receivers are derived by application of the extended Kalman filter theory to a state-space signal model.     

基于子结构法的大型结构数值敏度计算技术

针对大型结构直接精确敏度分析方法解方程规模大、求解时间长的问题,发展一套基于有限元子结构法的处理技术。大型结构中,数值敏度计算的伪载荷仅与涉及设计变量的结构单元有关,因此存在大量零元的可能性。根据此特点通过节点重排将与设计变量有关的节点位移排到总位移列阵序的后面,按重排后的顺序投放刚度矩阵,然后对其进行区域分块,并聚缩得到规模较小的矩阵。算例计算表明:利用此矩阵求解结构位移场的导数,不但保持了精确法的精度,而且在优化设计的敏度计算中,这些较小规模的数据又被多次使用,从而显著提高计算效率。     

Adaptive detection using low rank approximation to a data matrix

Using an accurate formula for the error in approximating a low rank component, we calculate the performance of adaptive detection based on reduced-rank nulling. In this principal component inverse (PCI) method, one temporarily regards the interference as a strong signal to be enhanced. The resulting estimate of the interference waveform is subtracted from the observed data, and matched filtering is used to detect signal components in the residual waveform. We also present a generalized likelihood-ratio test (GLRT) for adaptively detecting a low rank signal in the presence of low rank interference. This approach leads to a test which is closely related to the PCI method and extends the PCI method to the case where strong signal components are present in the data. A major accomplishment of the work is our calculation of the statistics of the output of the matched filter for the case in which interference cancellation and signal detection are carried out on the same observed data matrix. That is, no separate data is used for adaptation. Examples are presented using both simulated data and real, active-sonar reverberation data from the ARSRP, the Acoustic Reverberation Special Research Program of the Office of Naval Research     

RP-3航空煤油着火特性的实验

在化学激波管中利用反射激波着火,采用壁面压力与OH自发光作为着火指示信号,测量了着火温度范围为1100~1600K,压力为0.1,0.2,0.3MPa,当量比为0.5,1.0,1.5时RP-3航空煤油/氧气/氩气混合气的着火延迟时间,分析了着火温度、压力以及当量比对混合气着火延迟时间的影响,并拟合得到了不同压力与当量比下混合气着火延迟时间的Arrhenius关系式.结果表明:在不同压力与当量比下,混合气的着火延迟时间的对数与着火温度的倒数呈线性关系,同时,随着着火温度与压力的升高以及混合气当量比的降低,着火延迟时间逐渐缩短.      

Kalman filtering with state equality constraints

Kalman filters are commonly used to estimate the states of a dynamic system. However, in the application of Kalman filters there is often known model or signal information that is either ignored or dealt with heuristically. For instance, constraints on state values (which may be based on physical considerations) are often neglected because they do not fit easily into the structure of the Kalman filter. A rigorous analytic method of incorporating state equality constraints in the Kalman filter is developed. The constraints may be time varying. At each time step the unconstrained Kalman filter solution is projected onto the state constraint surface. This significantly improves the prediction accuracy of the filter. The use of this algorithm is demonstrated on a simple nonlinear vehicle tracking problem     

HPM对伪码脉冲无线电引信的压制干扰效应仿真

为了对高功率微波作用于伪码脉冲无线电引信的干扰效果进行分析,建立了引信信号处理模型并进行了计算机仿真。仿真结果表明,在频率对准的情况下,当 HPM进入引信距离门对回波信号造成压制时,由于 HPM的信号频带较宽,覆盖了多普勒滤波器带宽,多普勒滤波器的输出信号幅度仍可达到启动门限电平,压制干扰无效。