角度/直线编码器实时数据采集方法的研究

高准确度的角度/直线编码器广泛应用于角度或位移测试计量。在惯导测试设备的伺服控制中,为提高角位置准确度和重复性、改善角速率准确度和稳定性,高准确度的编码器和具有高倍频细分功能的数据采集卡普遍用于角度定位和速率伺服控制。以一款多功能倍频细分计数卡（IK220）为例,研究实时操作系统下的数据采集方法,该方法在精密伺服控制中使用良好、作用显著。     

虚拟圆柱度误差测量仪的研究

利用美国NI公司的LabWindows/CVI为软件开发平台,结合实验室现有的测量条件和基于PC的数据采集卡,开发研制了虚拟圆柱度误差测量仪.该仪器将形位误差测量技术与虚拟仪器技术相结合,用圆柱度误差的最小二乘评定法、最小区域评定法,解决了圆柱度误差的测量问题,并且将圆柱度误差图形在屏幕上显示出来.形象、直观,有利于分析误差产生的原因,以便控制制造误差.该仪器测量准确度高,工作稳定,制造成本低,并具有良好的功能扩展能力,既可用于实验教学,又可用于生产实际.     

一种新型DCP用频率合成及调制器

描述了一种用于DCP(数据采集平台)的新型频率合成及调制器的设计方案、理论分析及实现结果,方案中采用了新型器件实现±π/3BPSK、通过谐波混频调制跟踪锁相环路完成频谱搬移,与传统方案相比具有方案简洁、成本低、调制准确度高、频谱纯度高等优点,已成功地应用于多套DCP系统。     

利用小波包分解算法进行原子钟信号的消噪处理

高准确度时间在国防、科研等领域正在发挥着日益重要的作用 ,要提高计算原子时的准确度 ,消除原子钟信号的噪声是关键的步骤之一。为此 ,我们利用小波包分解算法对原子钟信号进行了必要的消噪处理 ,这样我们得到了平稳的原子钟信号 ,利用这些数据重新计算国家授时中心原子时TA(NTSC) ,计算结果表明经过消噪处理提高了TA(NTSC)稳定度和准确度 ,可以考虑进一步在我国的地方原子时计算中采用该方法。     

基于轴角转换器的高速高准确度方位测角仪

为了快速准确地进行方位角的测量,设计了以圆感应同步器、AD2S80A轴角转换器为主的方位测角仪,根据其工作原理,分析了产生的各种误差,得出存在的误差主要为一、二、四次谐波误差的结论.通过完善的电路设计,进行硬件误差干扰补偿,并采用对测量数据进行谐波分析、软件修正等技术提高了系统测角准确度,一次水平测角误差为±8″.采用动态切换技术成功地解决了系统高分辨力与高跟踪速度之间的矛盾,转速为120°/s时不丢数.系统兼有高速高准确度的特点,满足实际要求.     

多层CT用数据采集系统的设计与测试

提出了一种多通道、高密度、高精度数据采集系统的设计方案.采用基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA, Field Programmable Gate Arrays)内嵌软核的体系结构,实现了多通道数据的缓冲、格式转换、乒乓读写等流水操作,解决了多层CT(Computed Tomography)有限扫描时间内数据量大、时序要求严格和数据传输精确性要求高的问题;同时利用高精度电压源和精密电阻模拟了前端输入,设计了基于PXI(PCI eXtensions for Instrumentation)总线的虚拟仪器,精确测试了设计系统的性能且未额外引入噪声.方案已成功应用于多层CT中,同时也为数据采集提供一种借鉴.      

电磁监测试验卫星矢量磁场探测方法

电磁监测试验卫星是中国第一颗近地轨道电磁场科学探测试验卫星, 探测空间背景磁场是其重要任务之一. 空间背景磁场探测需要在卫星平台上对空间矢量磁场进行长期稳定准确探测, 电磁监测试验卫星采用磁通门磁强计和基于CPT效应的绝对磁场校准装置(Coupled Dark State Magnetometer, CDSM)分别探测空间相对矢量磁场以及绝对标量磁场, 通过数据处理, 使最终的矢量磁场探测数据具有准确性. 这种数据处理方法在理想模型下拥有解析解, 实施过程中载荷的噪声、 准确度及稳定性影响模型的准确性, 会产生数据校准误差. 通过对在轨磁场探测的模拟确定了这种数据处理方法的性能, 验证了在载荷设计性能的基础上电磁监测试验卫星的磁场探测可以实现1 nT的准确度.      

基于激光位移传感器的物体表面形貌测量系统

为了对物体表面形貌进行精准的无损测量,设计了一种基于激光位移传感器的物体表面形貌测量系统,该系统由硬件部分和软件部分组成,硬件部分包括激光位移传感器、光栅位移平台、PCL833三轴正交编码计数器卡,软件部分包括数据采集软件和MATLAB数据处理程序。被测物体在光栅位移平台上按一定的轨迹移动,数据采集软件将X、Y、Z方向的离散点坐标数据进行存储,最后采用高斯滤波,由MATLAB程序对数据进行处理,并绘制被测物体的三维形貌图。     

精密电容测微仪无基准校正研究

介绍了一种电容测微仪的无基准校正方法,并就其工作原理进行了讨论.采用这种方法不需要其他高准确度基准,仅利用两相同准确度的电容传感器和无基准校正装置即可进行多次相互校准,最终得到各自准确度达到自身能力极限的校正结果.     

基于蒙特卡罗法的轻气炮射击精度评估

天基轻气炮因性能稳定、易于小型化等特点为空间攻防及空间碎片主动防护提供了一种更加有效的途径.天基轻气炮完成任务的首要前提是实现对空间高速运动目标的精确打击.为全面、准确地对天基轻气炮射击精度进行评估，首先建立天基轻气炮射击误差源分布模型，确定了射击准确度、密集度、命中概率等评价指标.然后，提出天基轻气炮射击精度评估的一般框架，包括设计仿真打靶试验，通过外弹道轨迹计算脱靶量，对脱靶量数据进行预处理，根据预处理后数据完成准确度、密集度及命中精度估计.最后，根据所设计的框架对高度为10 354 km圆轨道上的目标进行了蒙特卡罗法仿真打靶试验并完成射击精度评估.结果表明在不进行弹丸末制导情况下，射击准确度约为48 m和圆概率误差约为87 m，主要是对非合作目标测定轨引起的误差对射击准确度影响较大，且射程较远导致误差对射击精度的影响被放大.命中概率约为千分之一，且随着目标尺寸增加而增加.     

Highlights of the Brazilian Solar Spectroscope

The digital, decimetric (950–2500 MHz) Brazilian Solar Spectroscope (BSS, Sawant, H.S., Subramanian, K.R., Faria, C., et al. Brazilian Solar Spectroscope (BSS). Solar Phys. 200, 167–176, 2001) with high time (10–1000 ms) and frequency (1–10 MHz) resolution is in regular operation since April, 1998, at the National Space Research Institute (INPE) at São José dos Campos, Brazil. The BSS has now been upgraded with a new digital data acquisition and data processing system. The new version of the BSS has improved the observational possibilities with the capability to record up to 200 frequency channels available in the selectable frequency range 950–2500 MHz. The GPS receiver permits the acquisition of data with time accuracy in the order of 0.1 ms. The software system of the BSS is composed by two distinct modules: the first, data acquisition system provides a flexible Graphical User Interface (GUI) that allows one to choose the observational parameters. The second module is the real time visualization system that permits real time visualization of the observed dynamic spectrum and additionally allows procedures for visualization and preliminary analysis of the recorded solar spectra. Using the new visualization system, we have realized two new types of dm-radio fine structures: narrow band type III bursts with positive as well as negative group frequency drift and dots emissions arranged in zebra-like and fiber-like chains. Furthermore, we have found flare generated fast wave trains according to their tadpole signature in wavelet power spectra for a decimetric type IV radio event (June 6, 2000 flare).     

消除数据调制影响的FFT捕获方法

在利用快速傅里叶变换(FFT, Fast Fourier Transform)捕获扩频信号的过程中,为了提高捕获精度,会遇到基带数据调制影响捕获性能的问题.主要分析了基带数据符号跳变影响FFT捕获性能的原因:在频域内造成待检测信号的幅度衰减以及频点偏移.提出了一种解决此问题的方法:通过对I和Q两路信号的运算,构造一个不受数据调制影响的复信号,对此信号作FFT,完成捕获.给出了此方法的MATLAB仿真,以及基于现场可编程门阵列(FPGA, Field Programmable Gate Array)的实现方案.实验数据表明,此方法消除了基带数据调制对FFT捕获性能的影响,且在相等积分时间的条件下,比常用方法的捕获精度提高了一倍.      

时频域并行捕获算法

针对DS/FH(Direct Sequence/Frequency Hopping)混合扩频测控信号的快速捕获,经典的时域并行方法或频域并行方法已不能满足需求.为了进一步提高载波捕获精度,在PMF-FFT(Partial Match Filter-Fast Fourier Transform)算法基础上,提出了一种反馈式结构的时频域并行捕获算法,通过PMF-FFT算法粗估载波频偏,利用一种Quinn频率插值算法提高频偏估计精度,并使用估计结果调整本地载波,再次进行捕获.理论分析和仿真结果表明,该算法与PMF-FFT算法相比,提高了载波捕获精度,在大频偏低信噪比条件下增加了频率分析带宽、减少了平均捕获时间.     

导频脉冲载波频率的快速捕获与跟踪

针对短时导频脉冲载波频率的同步问题,提出一种快速捕获和跟踪方法.该方法采用相位推算法进行快速载波频率初估计,完成频率的捕获.相位推算法首先利用最小二乘法估计实采样点的相位,再应用相位解卷、一元线性回归和最小二乘法拟合求取信号频率的估值,其测频精度优于常用的Prony算法,在高信噪比情况下逼近实正弦信号的Cramer-Rao界.应用数字下变频和Kay算法实现频率的跟踪,通过建立仿真模型,验证其跟踪精度优于叉积自动频率控制环.在给出的设计实例中,对于脉宽为1ms的导频脉冲,在信噪比大于13dB的情况下,环路频率跟踪的最大误差小于3Hz.      

飞行器采集系统路际串扰分析和研究

数据采集系统是飞行器遥测系统的关键组成部分，在高码率传输情况下路际串扰是十分重要的研究课题。针对采集系统的多参数快速切换，建立了动态等效电路模型，对出现路际串扰的机理进行理论研究和定量分析，提出了消除路际串扰的工程实现方法，搭建了硬件平台进行测试和验证。测试结果验证了路际串扰机理分析的正确性和工程实现方法的有效性，该方法可消除不同通道之间的路际串扰，提高遥测参数的采集精度。     

飞行器采集系统路际串扰分析和研究

数据采集系统是飞行器遥测系统的关键组成部分,在高码率传输情况下路际串扰是十分重要的研究课题。针对采集系统的多参数快速切换,建立了动态等效电路模型,对出现路际串扰的机理进行理论研究和定量分析,提出了消除路际串扰的工程实现方法,搭建了硬件平台进行测试和验证。测试结果验证了路际串扰机理分析的正确性和工程实现方法的有效性,该方法可消除不同通道之间的路际串扰,提高遥测参数的采集精度。     

高动态GPS信号粗捕和精捕算法仿真实现

为了解决高动态下对GPS信号快速捕获的问题,提出了改进的部分匹配滤波(PMF)和快速傅里叶变换(FFT)相结合的粗捕方法,对其原理和结构进行了分析,并针对其引起的扇贝损失和捕获性能不高的问题,对传统PMF+FFT方法进行加窗处理;考虑到高动态下基于扩展卡尔曼跟踪的方法对捕获后参数的精度要求很高,因此在粗捕的基础上提出了基于线性调频Z变换(CZT)算法的精捕方法,并在GPS信号理论模型和模拟高动态轨迹的基础上,实现了高动态GPS数字中频信号的生成,为进一步加快捕获速度,对于冷启动时提出了一种组合码相关的卫星快速盲搜方法;最后通过MATLAB进行系统仿真实验,验证了所提出的高动态GPS信号粗捕和精捕算法能在加速度为100 g的高动态环境下有约10 Hz的捕获精度。     

一种新的联想记忆系统及其学习收敛性

提出了一种新的联想记忆系统--基于牛顿前向插公式的联想记忆系统(NFI AMS),用以实现在任意阶多变量多项式函数的高精度逼近,设计了相应的学习方法,并证明了在通常情况下对于任意多变量连续函数,NFI-AMS的学习总是以任意精度收敛的.该系统较之传统的CMAC类型的AMS,具有所需供学习的样本点较少,学习精度高和存储单元空间较小的优点,且比多层BP网络具有学习算法简单和收敛速度快的特点,可望在智能控制与信号处理,模式识别中得到应用.     

一种新型的可编程自适应数字频率倍频器

介绍了一种新型可编程自适应数字频率倍频器，与传统的模拟和数字倍频器相比，它具有跟踪速度快、相位精度高和频率范围宽等优点。