一种改进的UWB平面单极子天线设计

为了改善平面超宽带(Ultra Wideband,UWB)单板子天线的性能,提出了在天线的接地板上引入圆弧形切口和将方形接地板的直角改成圆角的设计方法,经过此方法改进后的天线其表面电流分布发生了改变,天线的阻抗特性得到改善,工作带宽进一步扩展,完全覆盖了美国联邦通信委员会(FCC)规定的超宽带工作频段(3.1～10.6)GHz.采用电磁场仿真软件Ansoft HFSS对天线的性能进行仿真,并绘制天线的方向图,仿真结果表明改进后的天线在较低频率几乎实现了全向辐射的方向性,同时也为验证了此改进方法的可行性及有效性.     

超宽带技术在工业通信中的应用研究

超宽带(UWB)技术由于其特有的优点受到越来越多的关注,与现有无线通信技术相比,UWB技术占有更宽的频带,具有更高的传输速率,更强的抗干扰能力.本文指出了UWB技术应用于工业通信时需要解决的问题.针对UWB系统的MAC协议设计这一热点问题,文章通过对现有用于UWB通信系统的MAC协议的综合分析和比较,提出针对工业通信需求的UWB-MAC协议设计的要求.     

改善UWB系统性能的关键技术

针对超宽带无线通信的Rake接收机、采用参考脉冲的接收机的原理和优势进行了讨论,同时对多天线技术、协同通信技术的基本原理及其在UWB中的应用进行分析。     

基于PPM调制的超宽带（UWB）无线电通信

通信的发展日新月异，PPM-UWB通信技术是移动通信的前沿技术，阐述PPM基本原理，利用MATLAB仿真工具对PPM的原理进行仿真，从而以图示方法，能够更加形象的说明，并剖析PPM基本特性和MATLAB仿真技巧。     

基于跨层优化的传感器网络MAC协议设计

提出了一种基于跨层优化技术的无线传感器网络MAC协议,在充分结合MAC层与物理层实际状况下,发挥跨层设计优势,组建了更为简单的网络拓扑。相比于使用IEEE802.15.4的原有系统,新系统具有通信距离远、反应速度快、数据一次采集成功率高的特点。     

面向相对导航的UWB测距误差估计与补偿方法

基于无人飞行器和智能机器人等载体构成的智能集群是当前的研究热点,相邻或相近集群成员之间精确的相对距离是密集集群实现协同控制的关键信息。超宽带(UWB)无线传输技术能传输信息,同时具有厘米级的理论测距精度,在集群的协同导航与控制中具有广阔的应用前景。面向集群成员间相对导航的厘米级测距需求,阐述了UWB的测距方案,分析了实际环境中UWB天线的时钟偏移、节点之间有相对速度和非视距环境引起的测距误差的特性,研究了UWB距离测量的状态检测和误差补偿、估计的方法,采用DW1000超宽带模块构建了实验环境,对所研究的方法进行实验验证。结果表明,所研究的方法可显著提高UWB在实际应用中的测距精度,与传统的测距算法相比,在空旷环境(LOS)状态下误差降低了70%,在非视距环境(NLOS)状态下误差降低了50%。     

基于航空自组网的MAC接入协议研究设计

航空自组网是未来下一代军事通信网络的发展方向,MAC接入技术是航空自组网的关键技术之一。本文介绍了航空自组网的特点,研究了传统的MAC接入技术,并给出了基于航空自组网的MAC接入协议考虑设计思路,对研究航空自组网的网络架构,探讨实现其在军事上的应用具有一定的参考意义。     

基于VBKF-CPA-TSA算法的UWB定位技术

设施内移动农业设备的精准定位是农业智能化、无人化发展的关键。针对设施内GPS拒止环境下农业设备的定位问题,提出利用超宽带(UWB)系统构建设施内移动农业设备的导航定位系统。为了提高移动农业设备的定位精度,提出利用变分卡尔曼滤波(VBKF)对UWB系统的4个测量距离进行平滑处理,提高测量距离的估计精度,采用全质心定位算法(CPA)求解目标节点的位置坐标;为了进一步提高定位精度,利用改进的泰勒级数优化算法(TSA)对VBKF-CPA方法的定位结果进行优化处理。以移动机器人为实验平台,利用UWB系统在室内开展了动静态模拟实验,验证所提方法的有效性。实验结果表明,VBKF-CPA-TSA算法能提升目标节点的定位精度,获得较稳定的定位结果,x轴、y轴、z轴的平均误差由0.085、0.071、0.064 m减小为0.034、0.032、0.028 m,平均估计精度分别提高了60%、54.9%、56.3%;VBKF-CPA-TSA算法的动态定位轨迹更逼近真实轨迹,表明所提定位算法能提高设施内UWB系统的定位精度,该方法为设施内GPS拒止环境中移动农业设备的定位提供新方法。     

矿井无线传感器自适应低能耗MAC协议

讨论了无线传感器网络能量浪费的主要原因,结合井下的实际环境,提出了一种工程上易于实现的无线传感器MAC协议,在协议中引入功率控制机制,用适当的不同功率来发射RTS、CTS、DATA、ACK四种帧,并且提出了RTS/CTS的自主切换机制来降低井下无线传感器网络的能耗。仿真表明该MAC协议达到了应有的效果。     

全球首款UWB电视

美国飞思卡尔半导体(Freescale Semiconductor)日前宣布，中国著名家电厂商——海尔集团(以下简称海尔)采用了该公司的UWB(超宽带)无线芯片。海尔计划从2005年下半年开始在中国、2006年在美国上市这种液晶电视。此次是首次在全球上市支持UWB的电视。设想通过与硬盘录像机和DVD影碟机等无线连接的方式来使用。     

基于自适应PDR补偿的UWB/MIMU组合行人定位算法

为提高室内环境下行人的定位精度,针对超宽带(UWB)和微型惯性测量单元(MIMU)在行人室内定位中存在的定位不连续和定位误差累计问题,提出一种自适应行人航位推算(PDR)补偿的UWB/MIMU组合方案。首先提出一种多约束的PDR计步算法,降低了对阈值设置准确性的要求,消除了伪波峰和伪波谷对计步结果的影响;接着通过引入零速更新(ZUPT)和零角速率更新(ZARU)组合的方法对航向角误差进行修正;最后基于自适应滤波算法解算行人的位姿并进行了实验验证。结果表明,所提方案有效抑制了定位轨迹误差增大趋势,使得偏航角误差减少2°。     

基于因子图的 INS / UWB 室内行人紧组合定位技术

针对室内复杂应用场景下待定位行人接收到的超宽带(UWB)测距信息数量不确定问题,提出一种基于因子图的INS/UWB室内行人紧组合定位算法,实现对动态随遇接入与退出的UWB量测信息有效融合。首先,基于室内行人运动模型以及UWB量测模型构建INS/UWB紧组合因子图模型,由于对行人位置与速度同时进行建模估计,导致该因子图模型含有环结构。在此基础上,针对有环因子图模型基于和积算法(SPA)通过两次迭代推导因子图中各节点间消息传递算法,计算行人位置与速度的后验概率密度。进一步,针对特殊量测矢量条件下因子图算法定位误差跳变问题,提出一种基于坐标变换的因子图改进方法,从而有效提高行人位置与速度估计精度。仿真结果表明,本文提出的INS/UWB紧组合定位算法可以有效融合动态随遇接入与退出的UWB测距信息。在满足计算量与内存消耗需求的前提下,与变结构多模型扩展卡尔曼滤波(EKF)相比,本文提出算法的定位精度与速度估计精度可以分别提高14.94%与56.42%。     

用同步阀控制柱塞缸的同步回路的设计与研究

用同步阀控制柱塞缸的同步回路的设计与研究鞍山师范学院郝云鹏用分流集流间实现双缸同步的回路是一种典型的同步回路，这在教科书和手册中都可以见到。这种回路结构简单，使用方便，偏载下仍能保证速度同步，故应用较普遍。问题是把分流集流阀（简称同步阀）应用到对柱塞...     

PTP协议时间同步精度测试

本文根据PTP精确时间协议的同步原理,研究了时间同步的测试方法与实现,提出了测试时间同步的方法和系统结构,开发了时间同步测试仪。通过实际应用,证明这种测试方法能够准确地测试被测设备的时间同步精度。     

面向室内行人的Range-only UWB/INS紧组合导航方法

为了提高室内行人组合导航系统的精度和灵活性,提出了一种Range-only超宽带(UWB)/惯性导航系统(INS)紧组合导航方法。该方法将锚点的位置信息引入到系统状态变量中并通过数据融合滤波器进行预估,以克服传统UWB/INS紧组合导航模型中需要预先获取锚点位置信息的缺点,减少锚点位置信息精度对组合导航系统的影响。在此基础上,利用迭代扩展卡尔曼滤波(IEKF)来完成组合导航系统的数据融合滤波,以提高对目标行人导航信息的预估精度。实验结果显示,所提方法的平均绝对位置误差与传统UWB/INS紧组合方法相比降低了11.69%,算法对锚点位置信息的依赖程度也显著降低。     

设计的约束属性及其评价

工业产品的设计处处体现着设计的约束属性,而设计的约束属性从不同的侧面规范和约束了设计者的设计行为。但是,设计的约束属性并不对设计者的灵感和创造精神构成束缚,恰恰是设计的约束属性要求设计者的设计行为更符合理性,使设计工作及其行为与自然环境和社会环境保持和谐,不致偏离,最终使人类的创造活动走上可持续发展的道路。文章介绍了设计的约束属性的内涵及设计评价,供同仁借鉴。     

基于 UWB 系统的采煤工作面端头采煤机 自主定位方法研究

采煤机自主定位装置的长期定位精度是煤矿智能开采的关键。 针对当前采煤机定位精度难以满足自动开采的需求,提 出了采煤工作面端头自动校准惯性导航定位系统的方法,构建了基于 UWB 系统的井下局部定位系统,对采煤机位置进行修正 纠偏,能实现采煤机长期循环自主定位的策略。 考虑 UWB 系统在非视距(NLOS)环境下的定位精度较低,提出了基于不等式 约束的平方根无迹卡尔曼滤波(CSRUKF)定位算法;为了进一步消减 NLOS 误差的干扰,提出了基于考虑运动速度的抗差泰勒 级数(VRTS)算法对定位结果进行优化,提升最终的定位精度。 以 UWB 定位系统和移动平台为基础,开展了模拟端头定位的 实验。 实验结果表明,CSRUKF-VRTS 方法能够减小定位误差,提高 NLOS 环境下的定位精度,x 轴、y 轴和 z 轴的平均误差分别 由 0. 332、0. 404 和 0. 306 m 降低到 0. 266、0. 212 和 0. 159 m,对应的平均精度分别提升了 17. 4% 、47. 5% 和 48. 1% 。 所提的采煤 工作面端头循环定位策略为采煤机实现长期自主定位提供新的思路,为非视距环境下的定位提供参考。     

应用LTC-3722集成电路设计的同步整流电源

介绍了全桥移相同步整流集成电路LTC3722的特点,并给出了由其组成的电源基本电路设计。对其ZVS(零电压开关)变换过程进行了分析研究。     

Lorenz系统自适应同步及其电路仿真

基于自适应控制和混沌同步的基本原理,针对Lorenz电路,设计了一种混沌自适应同步电路,并用Multisim2001对该电路进行仿真,结果表明,该电路能很好地实现两个混沌系统的自适应同步,为混沌同步的进一步应用打下了基础。     

基于自适应模糊PID的钢板横剪生产线多电机同步控制系统设计

多台电机的同步协调传动控制问题直接影响系统的可靠性和控制精度。分析了钢板横剪生产线同步传动系统的组成,将模糊控制技术应用于多台直流电动机同步传动控制系统,设计了各电机采用同一电压给定,每台电机采用转速、电流双闭环调速控制方式,转速环采用自适应模糊PID控制的同步控制策略。仿真研究表明,这种方案鲁棒性、快速性优良,动态过程超调小、同步误差小,实际调试能够理想地实现生产工艺对钢板横剪生产线高精度同步控制的要求。