低信噪比高动态条件下载波同步技术研究

针对极低信噪比高动态条件下载波同步问题,采用锁频环（FLL）和锁相环（PLL）相结合的方法来实现载波跟踪。对常用的叉积自动频率跟踪环（CPAFC）进行了改进,改进后的鉴频算法具有更快的捕获速度。对整体环路进行仿真,结果表明了该环路能有效地解决载波快速捕获与精确跟踪的问题。     

改进的数字锁相放大器微弱信号检测法

探讨了锁相放大器进行微弱信号检测的原理和实现方法.在此基础上,并与数字锁相放大器检测原理相结合,提出了通过改进检测和移相算法,从而对数字锁相放大器进行优化的设计.使用Matlab进行算法模拟,从模拟结果发现,采样率和信号频率成倍数关系时会出现奇点,提出用动态采样率的方案有效地解决奇异点问题.在LabVIEW下进行仿真,结果表明,放大器在信号幅度为5V、噪声标准差低于50、信号频率低于500KHz,系统对微弱信号检测相对误差低于2％.     

基于FPGA的数字锁相放大器在气体探测中的应用

介绍了基于波长调制光谱技术的激光气体探测系统的基本原理,详细描述了双相数字锁相放大器基本原理和结构;为了实现模块化高精度在线激光气体检测系统,利用FPGA和模数数模器件设计了数字锁相放大器的硬件电路,将数字锁相算法在FPGA中实现;基于FPGA的数字锁相放大器应用于激光甲烷分析仪中,并对4个标准甲烷气体进行了实际测试,在10%量程范围内示值误差不超过±0.2%;实验表明基于FPGA的数字锁相放大器能够用于高精度在线激光气体探测系统中。     

改进环路结构的Gardner定时恢复算法

针对经典的Gardner定时恢复算法存在同步建立时间长、同步稳定性能差等问题，提出一种改进环路结构的Gardner定时同步恢复算法。首先，该算法选用立方插值和分段抛物线插值两种插值滤波器进行插值，得到两路最佳插值序列；其次，分别计算两路插值序列对应的定时误差并求加权平均值，得到环路的定时误差；最后，以两路最佳插值序列的加权平均值作为环路输出。针对正交相移键控（QPSK）、正交幅度调制（16QAM）两种调制信号进行了仿真验证。仿真结果表明，该改进算法作用于QPSK信号时同步稳定性更好，相比作用于16QAM信号，其环路开始同步时码元的位置对应的序列数明显减小；并且该算法在信噪比为-5 dB的情况下使QPSK信号星座图收敛半径为0.26左右，与类似锁频锁相（FPLL）的改进Gardner定时恢复算法相比收敛半径减小约0.08，该算法有效地缩短了同步建立的时间，提高了环路的稳定性，可广泛应用于高速解调系统。     

基于DPMR协议的900M无中心系统的载波同步技术

根据信息产业部无线电管理局下达的信无函[2002] 10号文和欧洲电信标准协会(ETSI)推出的dPMR协议,提出一种适用于民用对讲机的基于dPMR协议的900M无中心系统.在高动态载波信号的条件下,分别分析了锁频环和锁相环的实现算法及其数字滤波器参数的设计,为系统的载波同步模块提出一种二阶锁频环辅助二阶锁相环的载波同步方案.通过MATLAB对整体方案进行仿真,表明了设计的载波同步方案的可行性及有效性.     

功能性近红外光谱系统及锁相放大器算法的研究

功能性近红外光谱技术是一种新兴的非侵入式光学技术,该技术可以测量脑皮层的功能性活动信息;介绍了单通道fNIRS系统的开发,为了验证系统的性能,2人参与了算数运算任务,获得了氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的浓度变化;锁相放大器在fNIRS系统中可以很好地提取淹没在噪声中微弱的光强信号,但是模拟锁相放大器价格昂贵,对多通道系统来说是很大的负担;设计了数字锁相放大器算法,通过与模拟锁相进行比较,结果表明设计的数字锁相放大器可以取代价格昂贵的模拟锁相放大器。     

基于FPGA全新锁相倍频系统的设计

给出了DPLL的基本概念,阐述了DPLL的缺点,并结合最新的模拟锁相和数字锁相技术,提出了一种基于FPGA的全新锁相倍频系统的设计方法,简单地介绍了设计的思路、原理及其算法,并对该方案的性能进行了分析,给出了仿真波形。     

软件锁相技术在柴油发电机组监控系统中的应用

阐述了锁相技术的基本原理,根据硬件锁相技术的特点,建立了软件锁相算法的数学模型,并给出了该技术的基本软件算法。将该技术应用到柴油发电机组监控系统中,通过测试结果证明了该技术的可行性和有效性。     

变频式超声波发生器的高速锁相研究

构建了一种变频式超声波发生器,并对其中的高速锁相进行分析。通过换能器的电流反馈,采用基于嵌入式的数字式真有效值试探算法,超声波发生器锁相速度比传统速度提高数十倍,达到高速锁相的要求,满足了换能系统工作时的高速谐振需求。     

DSOGI-PLL算法在不平衡和畸变电网电压监测中的应用

为保证并网功率变换器在三相不平衡、谐波或畸变条件下正常工作,必须快速、准确地检测电网电压基频正序分量的相位与频率,这就需要高性能的锁相环(PLL).传统的基于同步参考坐标系锁相环(SRF-PLL)谐波抑制能力差,不能满足要求.提出了一种双广义二阶积分器的软件锁相环(DSOGI-PLL)算法.该锁相算法引入锁频环(FLL),具有频率自适应功能.仿真和实验结果验证了该方法能够避免电压中负序分量的影响,对谐波有很强的抑制作用.     

一种适用于多普勒高阶变化率的载波跟踪算法

针对多普勒高阶变化率的载波跟踪问题,分析了现有二阶锁频环辅助三阶锁相环的局限之处,设计了一种三阶锁频环辅助四阶锁相环的载波跟踪算法,从理论上证明了该算法可以对多普勒高阶变化率信号进行无误差跟踪,并根据环路传递函数和环路带宽,推导出了环路所有参数的计算方法,最后通过环路模式切换及环路带宽设置策略,既加快了整个载波跟踪环路的收敛速度,又提高了载波频率跟踪精度,保证了跟踪的稳定性。仿真结果表明,对于多普勒高阶变化率信号,该算法能够有效地完成信号的载波跟踪并正常解调出原始数字信息,因此有较高的应用价值。     

CW interference mitigation in GNSS receiver based on frequency-locked loop

Global navigation satellite system (GNSS) receivers are highly susceptible to continuous wave (CW) interference because the received signals are extremely weak. Current interference mitigation techniques mainly use a notch filter or transform domain. This paper proposes a computationally effective algorithm based on a frequency-locked loop (FLL) to mitigate interference in GNSS receivers. The performance of the algorithm is validated through an analysis of the characteristics of the interference reduction filter and interference estimation precision. A Monte Carlo simulation is used to compare the proposed algorithm with various previous algorithms: the adaptive IIR notch filter, adaptive linear-phase FIR filter, and N-sigma DFT algorithm. The simulation results show that the proposed algorithm exhibits excellent interference estimation precision and superior antijamming performance compared with the conventional algorithms.     

Kalman滤波理论在GNSS信号跟踪中的应用

在分析传统GNSS接收机跟踪环路的基础上,对传统的码环滤波和载波滤波在复杂的环境下精度不高的问题,提出一种以自适应Kalman滤波算法代替码环和载波环中的两个环路滤波器,并依据新息自适应的对测量噪音实时调整,将调整结果输入到卡尔曼跟踪环路,估计跟踪误差、实现GNSS(扩频信号)信号的跟踪,提高环路在复杂应用环境下的跟踪精度。仿真结果证明了这种方法提高了跟踪精度,对环境的适应能力有了明显的增强。     

用于程序循环控制的错误检测算法

为确保安全苛求系统中程序执行的正确性,针对程序循环控制中内存未更新、循环提前结束和循环滞后结束的问题,提出一种基于含签名和时间戳的算术(ANBD)码的循环控制错误检测算法。该算法通过ANBD码,将程序变量编码为含签名的码字。通过校验码字签名,检测循环控制错误。运用ANBD码中的时间标签,可检测内存未更新错误。另外,在ANBD码基础上,通过采用在线语句块签名分配算法、语句块签名函数和变量签名补偿函数,检测循环提前结束错误和循环滞后结束错误。该算法理论错误漏检概率为1/A,其中A为编码素数,选取97~10993的素数进行错误漏检概率测试,得到理论模型与测试结果的归一化均方误差(NMSE)约为-30 dB。测试结果表明,该算法可检测循环控制中出现的各类错误,且编码素数A接近2³²时,错误漏检概率可达10^-9,能够满足安全苛求系统的应用要求。     

Cluster computing of mechanisms dynamics using recursive formulation

This paper presents the O(n) recursive algorithm for forward dynamics of closed loop kinematic chains adapted to parallel computations on a cluster of workstations. The Newton–Euler equations of motion are formulated in terms of relative coordinates. Closed loop kinematic chains are transformed into open loop chains by cut joint technique. Cut joint constraint and Lagrange multipliers are introduced to complete the equations of motion. Constraint stabilization is performed using the Baumgarte stabilization technique with application to multibody systems with large number of degrees of freedom. Numerical simulations are carried out to study the influence of the degrees of freedom of the multibody system on computational efficiency of the algorithm using the Message Passing Interface (MPI). We also consider the ways of minimization of communication overhead which has significant impact on efficiency in case of cluster computing.     

基于DSP和电流环的锅炉温度控制系统设计

提出了基于DSP和电流环的锅炉温度控制系统设计方案,详细介绍了电流环发生器和接收器、DSP处理模块及其控制算法的设计。该系统采用TMS320F2812 DSP作为控制器,以4～20 mA电流环为传输方式,利用PID算法实现了对锅炉的温度控制,具有较高的灵活性和可靠性。     

基于分布式系统的可并行循环动态识别技术

针对分布式环境下可抽取观察循环的不规则串行程序循环的动态依赖关系分析问题,提出了一个基于观察/执行模型的动态分析算法.其贡献是:(1) 算法可并行执行于分布式系统;(2) 直接分析具有拷入和最后赋值操作的循环;(3) 给出了循环的并行化方法;(4) 并不要求循环是完全可并行的,对某些部分可并行循环,也支持其并行执行.理论分析和实验表明,在处理器数量适当的情况下,循环可以并行时,可以获得很好的加速比;不能并行时,对串行执行增加的开销也是小的.从而为分布式环境下开发更多的循环并行性提供了一种新的手段.     

机载稳定平台随动回路控制优化仿真研究

研究机载平台稳定性优化控制问题,机载稳定平台主要用于隔离载机角扰动对探测装置视轴指向稳定造成的影响。四框架中的外框架组件随动于内框架组件,使探测装置视轴始终处于零位,以保证其最大的搜索视场。以某机载四框架稳定平台外俯仰位置随动回路为研究对象,根据PID控制器的外俯仰框架位置随动回路建立了数学模型,提出使用遗传算法对PID参数进行优化整定,利用MATLAB/Simulink软件对回路模型进行了仿真。结果表明,采用遗传算法优化后的PID控制器能够控制外俯仰框架更快速更平稳地随动于内俯仰框架,为机载平台稳定性能优化提供了参考。     

水下航行器控制系统半实物仿真

该文提出了一种水下航行器控制系统半实物仿真结构,介绍了仿真数学模型与仿真算法,并给出了水下航行器控制系统半实物仿真实例。实航试验结果表明半实物仿真与水下航行器控制系统实际航行结果基本接近。     

利用循环分割和循环展开避免Cache代价

存储系统与处理器之间的速度差距逐渐变大,为此,cache使用了分级机制,但这也带来了额外的存储延迟(cache代价).提出一种利用循环分割和循环展开相结合避免cache代价的PCPLPU(prevent cache penalty by loop partition-unrolling)算法.实验结果表明,PCPLPU算法能够有效避免循环代价,提高程序性能.