非高斯随机振动的模拟方法

随机振动台根据功率谱密度（PSD,Power Spectral Density）生成的信号为高斯信号,而实际振动环境有时是非高斯的,因此随机振动实验常常无法准确模拟产品在真实振动环境下的失效情况。通过两个案例分别对均方根值（RMS,Root Mean Square）不随时间变化和随时间变化的非高斯随机振动进行了模拟方法研究。案例1利用Hermite多项式法对高斯信号进行了转换,在保证功率谱密度不变的同时得到了具有指定峭度的RMS不随时间变化的非高斯信号,但该方法对于输入的峭度有限制,当输入峭度大于10时,误差达到了20%。案例2利用一种新方法对实测的RMS随时间变化的非高斯振动进行了模拟,模拟后得到的非高斯信号和实测信号具有相同的功率谱密度、峭度以及概率分布,验证了新方法的准确性。     

电离层不规则结构的等效厚度和漂移速度对闪烁功率谱的影响

利用由衍射基本原理导出的有限厚薄相屏弱闪烁信号强度的Fourier功率谱表达式研究了不规则结构等效厚度L和水平漂移速度V对Fourier功率谱的影响。结果表明,L加大,Fresnel振幅变小,Presnel半径不变;V加大,Fresnel振幅不变,Fresnel半径变大。功率极小值相应的频率值之比为1:1:2:3:…:n而不是√2:√3:…:√n,与实测资料分析结果一致。对实测闪烁功率谱进行了数值模拟。由此得到了实际电离层不规则结构等效厚度、漂移速度的数值。      

北斗卫星导航空间信号模拟畸变研究

针对卫星导航信号生成载荷故障会导致信号畸变,对北斗卫星导航信号模拟进行了研究分析。首先,建立了北斗导航信号模拟畸变的数学模型并对其进行了理论分析;其次,推导了北斗信号发生模拟畸变后的相关函数、功率谱密度函数和相关损耗,并仿真分析了北斗信号模拟畸变的相关峰曲线、功率谱密度曲线和相关损耗曲线;最后,利用S曲线及S曲线锁定点偏差的模型,仿真了北斗模拟畸变信号S曲线及S曲线锁定点偏差,并分析了北斗信号发生模拟畸变对测距性能产生的影响。结果表明：北斗信号发生模拟畸变的畸变程度越大,伪距测量误差越大,则导航系统的测距精度和定位精度越低,增强系统的完好性越小。     

北斗卫星导航空间信号模拟畸变研究

针对卫星导航信号生成载荷故障会导致信号畸变,对北斗卫星导航信号模拟进行了研究分析。首先,建立了北斗导航信号模拟畸变的数学模型并对其进行了理论分析;其次,推导了北斗信号发生模拟畸变后的相关函数、功率谱密度函数和相关损耗,并仿真分析了北斗信号模拟畸变的相关峰曲线、功率谱密度曲线和相关损耗曲线;最后,利用S曲线及S曲线锁定点偏差的模型,仿真了北斗模拟畸变信号S曲线及S曲线锁定点偏差,并分析了北斗信号发生模拟畸变对测距性能产生的影响。结果表明：北斗信号发生模拟畸变的畸变程度越大,伪距测量误差越大,则导航系统的测距精度和定位精度越低,增强系统的完好性越小。     

基于HITRAN数据库的大气激光雷达信号仿真

信号仿真研究是大气激光雷达研究的重要环节，结果可为激光雷达系统的设计和研制提供基础.本文仿真系统可用于激光雷达回波信号模拟.该仿真系统利用HITRAN数据库中的吸收谱线计算大气分子对激光的吸收光谱，并采用大气辐射传输模型中的气溶胶模式模拟气溶胶对激光的衰减.利用激光雷达方程，数值模拟了355nm，532nm以及1064nm的回波信号，并将532nm的数值模拟结果与实测结果进行对比，评估了激光雷达系统的光学效率.      

功率谱平均及其估值的置信区间

信号源的相位噪声是一个随机过程,通常可用概率密度数函、自相关函数及功率谱等参量来作统计描述,其中尤以功率谱更被广泛采用。它是一个频域量度,以频谱分析仪作为测量基础。我们建立了一套双源法自动相位噪声测量系统,用HP3582A数字式频谱分析仪作为终端设备,并利用功率谱平均法来降低测量不确定度。本文着重分析这种方法所得功率谱估值的概率分布,以及在给定置信度时,置信区间与功率谱平均数的关系。     

电离层不规则结构的等效厚度和漂称速度对闪烁功率谱的影响

利用由衍射基本原理导出的有限厚薄相屏弱闪烁信号强度的Ｆｏｕｒｉｅｒ功率谱表达式研究了不规则结构等效厚度Ｌ和水平漂移速度Ｖ对Ｆｏｕｒｉｅｒ功率谱的影响。结果表明，Ｌ加大，Ｆｒｅｓｎｅｌ振幅变小，Ｆｒｅｓｎｅｌ半径不变；Ｖ加大，Ｆｒｅｓｎｅｌ振幅不变，Ｆｒｅｓｎｅｌ半径变大，功率极小值相应的频率值之比为１：２：３：…：ｎ＾１／２，与实测资料分析结果一致。对实测闪烁功率谱进行了数值模拟，由此得到了实际电     

基于EMD及PNN的航天器振动环境分析

针对航天器非平稳随机振动信号模态频率密集的特点,提出了基于经验模式分解EMD (Empirical Mode Decomposition)的多分量过程神经网络PNN(Process Neural Network)自回归模型.通过EMD对原始时间序列进行分解, 使之成为一组不同尺度的局部正交本征模函数IMF(Intrinsic Mode Functions),利用PNN对每个IMF分别进行时变参数分析并以此确定其时变自功率谱密度,对所有分量的时变自功率谱密度通过叠加进行重构, 以此得到原始信号的时变自功率谱密度.仿真结果和实例分析表明:和传统的时频分析法相比,该方法直接使用信号数据,避免了相关估计计算,减小了计算工作量;无交叉干扰项,提高了信号的时频分布特性,具有较高的时频分辨率;对各工况下航天器的振动信号能有效的进行分析,具有较强的信号特征提取能力.      

一种可靠性试验实测振动数据的处理方法

针对传统实测振动数据归纳方法只能处理正态分布数据的问题,引入选择约翰逊曲线的方法,采用约翰逊曲线对非正态情形的实测振动数据进行拟合,给出了非正态情形一定概率下的实测振动数据功率谱密度上限.在此基础上提出了一种可靠性试验实测振动数据的处理方法.将该方法用于某产品可靠性试验实测振动数据的处理中,计算结果表明,该方法不仅能给出任意分布实测振动数据功率谱密度概率上限,而且与传统方法比较,给出的数据上限能更真实反映产品振动环境条件.      

平流层飞艇螺旋桨相似准则分析与验证

根据螺旋桨相似理论,选择等Re数和等前进比作为一组相似准则.通过数值模拟验证该相似准则组合的正确性和适用性,着重研究密度对螺旋桨相似性参数的影响,并将螺旋桨数值计算结果与缩比模型地面常规密度风洞试验的有关结果进行了对比分析.结果表明:数值模拟的不同工作高度下螺旋桨无量纲气动力系数相互重合,螺旋桨数值计算结果和地面风洞试验结果基本吻合,表明在所选择的相似准则下,密度基本不影响螺旋桨相似性参数.平流层飞艇螺旋桨可以在地面常规密度风洞中按照等Re和等前进比相似准则进行缩比模型试验,为平流层螺旋桨的试验研究提供参考依据.     

基于时频分析的雷达目标识别研究

基于时频分析的性质，提出了一种雷达目标识别方法。对雷达回波信号进行小波变换，得到目标回波信号的三维时频分布图和功率谱密度，从中提取目标的调制谱密度，根据最小贴近度识别算法进行目标识别。由实验结果看，利用此方法能够得到很高的识别率。     

基于逆虚拟激励法的导弹振动谱设计

针对导弹在延寿试验过程中振动谱设计精度低、与实际载荷剖面差距大的问题,提出一种基于逆虚拟激励法的导弹振动谱设计方法。首先,建立了导弹-悬架系统四自由度振动模型,推导出系统激励响应关系;然后,对系统时域响应数据进行Fourier变换,得到响应功率谱矩阵并对其进行分解,构造虚拟简谐响应;最后,基于逆虚拟激励法求得系统激励功率谱,并讨论了响应噪声及系统阻尼对识别精度的影响。实验结果表明:本文方法对于随机振动载荷的识别精度较高、鲁棒性好,零噪声识别误差为2.39%,30%噪声条件下识别误差为3.21%。本文方法同样适用于其他装备的振动试验谱的设计。     

P—平稳过程的最大ch熵谱估计

研究少平稳随机序列在Chrestenson变换意义下的功率谱密度及其最大熵估计问题,得到了功率谱密度函数与熵率的关系公式及最大熵谱估计的正规方程。在采样数据个数为p~m的情况下,最大熵谱估计可直接由已知的有限自相关数据表示。这些结果与Fourier意义下的功率谱密度估计有很大的不同。     

静电悬浮加速度计噪声测试数据的频谱分析方法

分析了不同系数的离散傅里叶变换公式的含意,并从中筛选出符合工程分析要求的正确公式。为使用快速傅里叶变换可采用多种方式使数据符合2的整数次幂,分析了各种方法的优缺点;分析了各种频谱的应用对象,得出静电悬浮加速度计噪声适宜采用功率谱密度,且在窗函数应用上宜选择与之符合的系数;给出了使用OriginLab公司Origin5.0/7.0软件计算功率谱密度时所必须采取的纠正措施,提出地面测试静电悬浮加速度计噪声需采用差分方法以仰制环境噪声,具体操作方法是,将两台加速度计已扣除平均值的时域噪声值相减后除以平方根2。      

在MATLAB中模拟平稳随机过程

叙述了平稳随机过程理论的基本定义,以及运用实谱分解方法模拟平稳随机过程的原理.全面分析了在微型计算机上使用MATLAB软件模拟平稳随机过程的注意事项,包括:信号源的选取,仿真算法和相应参数的设置,由于功率谱密度的不同定义而需要进行相应的调整等3个方面.结合大气紊流和航空母舰在海上的随机运动的2个实例,给出了在MATLAB中模拟类似过程的方法,并对结果进行了检验.分析表明在MATLAB中能够较好地模拟平稳随机过程.      

从射电频谱指数的变化推求非热粒子能谱指数的变化

本文提出了一种由射电爆发的频谱指数α去推求电子能谱指数δ的方法;并对质子事件能谱指数和爆发峰值时的射电频谱指数之间作了相关统计,得到相关系数为0.70.以1972年8月7日15h22mUT的大爆发为例,在不同频率上进行了计算.由不同时刻的α所算得的δ值表明,在爆发峰值之前,电子能谱近似地可用幂律分布来表示;而在峰值之后,则与幂律分布有所偏离.在爆发脉冲相的20分钟时间内,δ值的变动范围约为0.4—3.6.      

Application of HF Doppler measurements for the investigation of internal atmospheric waves in the ionosphere

We present results of the spectral analysis of data series of Doppler frequency shifted signals reflected from the ionosphere, using experimental data received at Kazan University, Russia. Spectra of variations with periods from 1 min to 60 days have been calculated and analyzed for different scales of periods. The power spectral density for spring and winter differs by a factor of 3–4. Local maxima of variation amplitude are detected, which are statistically significant. The periods of these amplitude increases range from 6 to 12 min for winter, and from 24 to 48 min for autumn. Properties of spectra for variations with the periods of 1–72 h have been analyzed. The maximum of variation intensity for all seasons and frequencies corresponds to the period of 24 h. Spectra of variations with periods from 3 to 60 days have been calculated. The maxima periods of power spectral density have been detected by the MUSIC method for the high spectral resolution. The detected periods correspond to planetary wave periods. Analysis of spectra for days with different level of geomagnetic activity shows that the intensity of variations for days with a high level of geomagnetic activity is higher.     

海口站电离层闪烁强度功率谱分析与建模应用

基于中国海口站(20.00°N, 110.33°E)获取的2013全年UHF 频段电离层闪烁信号强度数据, 利用Welch算法, 分析给出了四类典型电离层闪 烁强度功率谱. 利用功率谱时序图分析方法, 发现电离层不均匀体存在东西向水 平周期性变化结构. 提取全年功率谱指数p, 通过统计分析发现谱指数p存在规律变化, 据此建立一个谱指数经验模型, 该谱指数模型已用于中国低纬 区域电离层闪烁发生预报概率模型(CMSOP), 进而对海口站UHF频段电离层闪烁发生 概率观测数据和预报结果进行了对比分析.      

材料粗糙度变化对卫星光谱红化效应的影响

在轨人造目标的地基观测光谱存在红化效应,影响对目标反射光谱的理解应用.目标在进入空间环境后外露材料表面粗糙度发生变化.本文结合材料的光谱散射特性、卫星轨道和观测条件,仿真分析了卫星表面材料粗糙度变化对红化效应的影响.基于文献中实验数据,设计不同粗糙度的卫星表面材料样本,模拟空间环境中材料表面粗糙度的变化.利用双向反射分布函数,建立不同粗糙度材料样本的光谱散射模型.理论模拟结果表明,材料表面粗糙度的变化会影响其光谱散射特性,散射光谱形态和散射分布取决于粗糙度及入射-反射几何关系.引入网格剖分和可见面片,利用材料双向反射分布函数,仿真计算卫星表面材料在不同粗糙度状态下,整个卫星在可见光波段的反射光谱信号.仿真结果表明,随着卫星表面材料粗糙度的增加,其反射光谱在600nm之后随波长增加而呈现上升趋势,这表明空间环境中外露材料表面粗糙度变化是卫星产生红化效应的原因之一.      

数字通信系统信噪比参数的测量方法比较

针对数字通信系统中常见的信噪比参数E_b/N₀,本文从功率测量、功率谱密度测量及矢量分析三个角度出发,分别给出了该参数的测量原理与方法,并通过具体测量实验比较了三种测量方法的各优缺点,对于该参数的实际工程测量具有一定指导意义。