基于微型化FMCW雷达的抗振乘员健康监测

随着雷达系统的小型化,毫米波雷达在消费电子领域展现了广阔的应用前景。然而,毫米波雷达的车内应用,由于车内环境的复杂性和振动性的特点,依然面临着巨大挑战。为了解决车体振动对雷达探测的影响,本文提出了基于微型化调频连续波（FMCW）雷达的抗车体振动的乘员健康监测方法。该方法利用FMCW雷达将不同距离的物体的运动信息转化为相位信息加载于中频信号的不同频率成分中的特点以及车内乘员位置相对固定的特点,通过仅取乘员位置对应中频频率成分的相位信息,有效隔绝了车体其他部分振动对乘员健康监测的干扰。仿真和实验结果均表明,该方法在车体振动情况下,仍然可以有效工作。     

星载统一测控载波跟踪环相位噪声分析

为了保证测速和测距精度,有效手段之一是在星载统一测控应答机上采用嵌套环路结构的载波跟踪环完成相干载波提取。由于利用了相干本振补偿多普勒频移,必须考虑输入相位噪声对本振相位噪声的影响。为了准确预测环路输出相位噪声性能,对环路中各部件贡献的相位噪声进行了分析。针对不同噪声源,运用信号流图的分析方法建立了对应的环路相位噪声模型,通过仿真计算得到了不同输入信号功率条件下的环路输出相位噪声功率谱,与实际电路的测试结果对比,证明了该环路相位噪声模型的准确性。应用该模型能提高环路设计的准确性和效率。     

声阵列技术在雷达传动系统异响故障诊断中的应用

声阵列技术通过特定方式排布的声传感器阵列接收声场信号,采用波束形成原理对声场信号进行特殊处理,获取噪声源的幅值、相位、方位等信息,得到声场的空间分布,实现混响环境多个声源的检测与识别。针对某轮轨式大型相控阵雷达天线座滚轮的异响噪声故障,基于声阵列噪声源识别技术,利用平面螺旋声像检测系统对滚轮噪声的辐射声场进行测量,获得了滚轮噪声的频率特性和声场能量分布特征,并通过声场图像和光学视频图像的透明重叠,以云图方式准确直观地呈现了滚轮噪声源的频率、分布位置。研究结果表明:声阵列技术能够快速准确地进行噪声源的诊断和空间定位,为雷达传动系统异响噪声故障的诊断分析提供了有效的工程经验。     

小波包原理及其在机械故障诊断中的应用

小波分析是一种日益获得广泛应用的信号处理新技术，它具有良好的时－频局部化特性，因而非常适于分析瞬态或时变信号。利用小波包时机械振动柜号进行分解可以获得信号的时－频分布特性，对于分析以非稳态振动为表征的机械故障提供了有效的分析手段。本文简述了小波和波包的基本概念以及利用小波包对振动信号进行时－频分解的方法。文中给出了利用小波包进行信号处理和故障分析的实例，并与其他诊断方法进行了比较。     

基于SeeSV噪声定位技术的电机噪声测试

针对驱动电机某一运转工况的噪声声压级与电机噪声频率的测试问题,提出了一种运用声学照相机SeeSV与传声器相结合,并同时检测电机振动信号的测试方法。通过选取SeeSV的不同频段对噪声源进行定位识别,分离出驱动电机的噪声频段,运用传声器测定电机的噪声强度,并用振动信号对声压信号进行验证。测试结果表明,用SeeSV和传声器相结合的方法,可在复杂噪声中识别出驱动电机的噪声频率为2 66625 Hz,声压级为607 dB,对工程噪声的评价具有实践意义。     

单脉冲雷达跟踪噪声源性能仿真与分析

自卫式噪声干扰信号与回波信号来自同一个目标。对单脉冲角跟踪原理分析表明，单脉冲跟踪雷达可以跟踪噪声源。但实验报告认为，噪声干扰机是可以干扰单脉冲雷达的，理论分析和实际试验结果很不一致。文章针对理论分析和实际试验结果，对用噪声源干扰单脉冲跟踪雷达进行了仿真分析，并得出了单脉冲跟踪雷达是可以用噪声干扰源对它进行干扰的结论。     

高速列车受电弓空腔射流降噪方法研究

高速列车气动噪声作为制约行车提速的问题愈发突出.针对高速列车气动噪声问题,为更准确计算高速列车气动噪声对周围环境影响,按照某车型高速列车尺寸建立1 ︰ 1三车编组模型作为气动噪声源研究对象,研究射流对空腔气动噪声降噪具体方法.基于Lighthill声学理论,采用宽频带噪声源模型、LES大涡模拟及FW-H声学模型,数值模拟空腔射流前后流场特性与声源特性,分析射流降噪的主要原因:根据对车身宽频噪声数值计算得出合理的射流可以有效提高空腔内部流场的惯性力在合力中所占比重,维持腔内流场平稳运动状态降低湍流波动;对250 km/h行驶速度下的受电弓空腔进行32 m/s斜面射流,计算得出距离轨道中心线25 m处监测点声压级数最高降低2.59 dB;分析得出射流降噪前后3.5 m处气动噪声频谱特性仍为宽频噪声,且在32 m/s斜面射流条件下0～2 000 Hz频段内气动噪声平均降低3.32 dB.     

音频法测速研究与探索

就非机械联接式转速检测进行了研究,提出了一种新型的非机械联接式测速方法.采集机械声频信号对声频信号进行功率谱密度分析,由于信号低频成份与转速的强相关性,因此利用机械噪声音频信号的功率谱分析可以检测出机械转速.为了验证方法的有效性,以小功率直流电机为研究对象.构建了计算机噪声采集转速检测系统,首先通过声传感器采集直流电机噪声信号,再将噪声模拟信号转变成能被计算机处理的数字信号,然后进行频域分析,得出信号低频成份主要峰值处的频率,利用此频率与转速之间有直接关系实现了转速的测量.     

基于注频锁相技术的发射波束形成系统

研究了利用注频锁相技术实现低成本、高集成度、高效率的发射波束形成系统。首先介绍了发射波束形成的原理,并研究了注频锁相振荡器相位系统平衡点的稳定性,根据注频锁相振荡器的相位噪声理论给出了注频锁相振荡器阵列的设计原则,然后根据理论分析设计了一种可以产生高稳定度、低相位噪声具有任意相位加权系数的多通道射频相干信号的波束形成系统,利用计算机仿真该系统实现了发射波束扫描,证明了基于注频锁相技术的发射波束形成系统的可实现性。最后搭建了四通道注频锁相振荡器阵列,测量结果表明注频锁相振荡器阵列可以产生具有任意相位加权系统的多通道相干信号,进一步证明了该发射波束形成系统的有效性。     

局域波分析在跳频信号参数估计中的应用（李）

【】为了对截获的跳频信号进行有效分析并估计其参数,根据跳频信号频率随时间变化的特点,提出了一种基于局域波分析的跳频参数估计方法。本文利用基于噪声辅助的局域波分解方法先将跳频信号分解成多个单分量信号,再将每个分量求其希尔伯特谱,得出时频图及其边际谱图,进而准确估计出跳频周期和跳频频率等参数。理论分析和仿真结果表明,这种新的时频分析方法能够有效抑制噪声干扰,得到跳频信号的时频图效果很好,是一种有效的跳频信号参数估计方法。     

太赫兹双频雷达目标微动特征提取仿真

基于双频太赫兹回旋管设计了双频太赫兹雷达,针对振动、转动、翻滚运动目标建立了包含微多普勒信息的目标回波模型,采用时频分析方法开展了微动特征仿真计算.通过仿真结果可以看出,0.11 THz雷达和0.22 THz雷达对于振动、旋转、翻滚的微动特征都有厘米级的探测能力.在较强噪声条件下,通过自功率谱时频分析,可以抑制噪声,提...     

基于稀疏分量分析的振动信号源识别方法

振动传感器接收的信号往往包含不同部件的振动信号和环境噪声,为了从少量振动传感器的接收信号中识别信号源数和各频率分量,提出了一种基于稀疏分量分析的欠定盲源分离方法。该方法首先对混合信号进行时频变换,通过主成分分析提取各个时频点邻域的局部主成分,筛选出单源域特征数据。然后利用余弦距离改进聚类验证技术与模糊聚类算法,对振动源个数进行识别、对聚类参数进行更新,获得信号源数和混合矩阵估计。最后用一系列最小二乘法从混合信号对应的时频点中抽取出源信号。通过仿真实验和实测数据实验验证了本文方法的有效性和稳健性,相比经典时频比方法得到了更稳健、更精确的分离结果,这有助于对机械振动源进行识别和定量评估,以方便后续进行机械状态监测和减振降噪处理。      

雷达动目标变换域相参积累检测及性能分析

从雷达动目标信号变换实现相参积累的角度出发,选取4种典型的相参积累方法：短时傅里叶变换(STFT)、维格纳-威利分布(WVD)、平滑伪维格纳-威利分布(SPWVD)及分数阶傅里叶变换(FRFT),并将其应用于雷达动目标检测。重点研究了采样频率、脉冲数、输入信噪比(SNR)对相参积累性能以及动目标检测性能的影响。结果表明,FRFT运算速度相对较慢但适用范围最广,尤其在处理噪声背景较强的信号时,能够有效抑制噪声,且参数估计精确度较高,具有良好的时频聚集性,为雷达相参积累检测的工程化应用提供理论支撑。     

脉冲噪声环境中基于clipping方法的鲁棒LPFT及其重排算法

为了更好地处理脉冲噪声环境中的时变信号,本文提出了基于clipping方法的鲁棒局部多项式傅里叶变换(LPFT)及其重排算法。首先利用clipping方法对信号中掺杂的脉冲噪声进行抑制,得到较好的信号时频分布表示,然后将重排算法与该鲁棒LPFT相结合,以提高信号的时频聚集性。通过实验仿真可以看出,与基于中值滤波器的鲁棒LPFT相比,基于clipping方法的鲁棒LPFT同样能对被脉冲噪声干扰的信号给出较好的时频表示,而且其瞬时频率估计的最小均方误差(MSE)较低,计算量较小。并且,本文在基于clipping方法的鲁棒LPFT对掺杂脉冲噪声的信号进行处理的基础上,利用重排算法与其结合,有效增强了信号的时频聚集性。因此基于clipping方法的鲁棒LPFT及其重排算法是一种高效的处理脉冲噪声干扰信号及提高信号时频聚集性的方法。     

水下声信号激光相干探测的仿真与实验

建立波长1 550 nm的全光纤激光相干探测系统,系统采用全光纤设计,光路简单且稳定性高.数值仿真与实验结果表明,采用激光相干探测和时-频分析,可有效地提取水下不同频率、不同强度和不同深度的振动特征.该系统可实时探测出40~10 000 Hz的水下声信号,且测量标准偏差小于几个赫兹.因此,激光相干雷达用于水下目标的探测与识别具有实时性,该技术可为水下目标的特征提取和识别提供新的途径.     

随机环境下新能源汽车能量回收装置的研究

对于高耗能且现在数量不断增长的新能源汽车来说,如何确定随机情况下汽车各部分具体的振动情况,从而合理的选择与压电能量回收装置进行配合来回收振动能量成为前沿研究课题,应用强大的动力学分析软件,采用白噪声输入激励,对整车进行随机路面行驶仿真分析,得到当汽车行驶在H级国际标准路面时,汽车左前悬下悬臂的振动较强,最大振幅为3.5mm,应用经典压电悬臂梁进行有限元分析得出当在自由端输入3mm的位移载荷时,压电片最高可产生3V电压。合理设计压电悬臂梁与汽车左前悬下悬臂的结合。振动回收的电能足够为汽车小型低功率用电器供电。     

基于BOTDA的海缆监测系统振动信号降噪方法研究

搭建了基于布里渊光时域分析(BOTDA)的海底电缆(海缆)振动信号监测模拟实验系统,通过实验获得了锚砸、冲刷、摩擦3种工况下的海缆振动信号.针对振动信号含有大量噪声,提出TSA-VMD-MPE降噪方法.利用被囊群算法(Tunicate Swarm Algorithm,TSA)优化变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD),获取VMD分解层数与惩罚因子的最优值,对振动信号分解获得本征模态函数(Intrinsic Mode Functions,IMF)分量;利用IMF与原始信号的相关性及IMF的方差贡献率联合来确定IMF的多尺度排列熵(Multi-Scale Permutation Entropy,MPE)阈值,对振动实验信号进行降噪.实验结果表明:所提降噪算法使3种海缆振动信号信噪比平均提高了12.0296 dB;将提出的MPE阈值方法应用于EEMD与CEEMD算法也获得了良好的降噪效果.     

基于时频分析的多跳频信号盲检测

为了减小低信噪比下干扰和噪声对跳频信号检测的影响,提出一种基于时频分析的多跳频信号盲检测算法。针对跳频信号、定频信号、高斯白噪声具有的不同时频分布特点,该算法利用短时傅里叶变换得到的时频图构造时频对消比;理论分析得到各信号的时频对消比是不同的,因此将其作为检测统计量,实现高斯白噪声背景下跳频、定频信号的盲检测。仿真结果表明,本文算法具有抗噪声功率不确定性能;与改进型功率谱对消法相比,本文算法在低信噪比环境下,具有更高的跳频信号和定频信号检测概率。此方法也能实现存在定频信号、扫频信号和突发信号干扰的复杂电磁环境中跳频信号盲检测,当信干比为5 dB且跳频信号的检测概率达到100%时,本文算法比改进型功率谱对消法改善信噪比10 dB;在干噪比为0.05 dB时的虚警概率几乎为0。      

稳定分布噪声下基于Merid滤波的跳频信号参数估计

常规时频分析方法是处理跳频(FH)信号的有力工具,但在稳定分布噪声环境下无法有效地实现参数估计。该文提出基于Merid滤波的时频分析方法对跳频信号进行参数估计。Merid滤波器可以有效地抑制稳定分布噪声,该文先对观测信号进行Merid滤波,再采用短时傅里叶变换(STFT)进行参数估计。仿真结果表明,在稳定分布噪声环境中,该方法的跳频信号参数估计性能优于基于分数低阶和基于Myriad滤波的两种时频分析方法。     

对PD雷达干扰的计算机仿真与分析

针对脉冲多普勒雷达采用脉冲压缩技术,相参积累等相参技术,并采用相干旁瓣对消和旁瓣匿影抗干扰技术,因此具有很强的抗干扰能力。首先介绍了基于噪声卷积和间歇采样两种灵巧噪声干扰方法的基本原理,为了证明灵巧噪声干扰的有效性,采用低重频下PD雷达为干扰对象进行干扰仿真试验。为了能够提高干扰效果,提出了改进方法,并进行计算机仿真。仿真结果表明,灵巧噪声干扰能很好地干扰相参体制雷达。