流图法在光探测器芯片高频特性测量校准上的应用

在采用光调制法测量光探测器芯片高频响应特性的过程中,测试系统往往忽视光调制器响应、高频探针衰减以及端口间失配等误差中的一项或几项.为了降低校准不完善对结果造成的误差,文中提出了基于信号流图的系统校准分析方法,考虑了各种频响误差及端口间失配的影响,推导出校准公式.利用该法对一种光探测器的典型测试系统--基于LCA(lightwave component analyzer)的测试系统做了进一步校准分析,在130MHz～20GHz范围内,测量了一种新型光探测器的高频响应参数S21,结果表明经流图法校准的S21参数比仅使用原有校准算法有明显改善,证明了该方法的可行性.     

流图法在光探测器芯片高频特性测量校准上的应用

在采用光调制法测量光探测器芯片高频响应特性的过程中,测试系统往往忽视光调制器响应、高频探针衰减以及端口间失配等误差中的一项或几项.为了降低校准不完善对结果造成的误差,文中提出了基于信号流图的系统校准分析方法,考虑了各种频响误差及端口间失配的影响,推导出校准公式.利用该法对一种光探测器的典型测试系统--基于LCA(lightwave component analyzer)的测试系统做了进一步校准分析,在130MHz～20GHz范围内,测量了一种新型光探测器的高频响应参数S21,结果表明经流图法校准的S21参数比仅使用原有校准算法有明显改善,证明了该方法的可行性.     

一种TIADC时间失配误差自适应校准算法

设计了一种TIADC时间失配误差自适应校准算法。基于相邻通道信号互相关原理,将相邻通道的输出信号作相关运算,利用简单的乘法器、加法器和取绝对值即可实现时间误差的估计;利用基于泰勒级数展开的1阶级联误差补偿方法进行误差校正。误差估计模块和校准模块构成反馈环路,实现误差的实时跟踪与校正。MATLAB仿真结果表明,当输入信号归一化频率为fin/fis=0.477 1时,系统校准后的SNR提高了45 dB以上,校准效果明显。相比于传统的基于泰勒级数展开的高阶校准,本文校准算法的结构更简单,校准精度更高,整个奈奎斯特频率范围内均有较好的校准效果,非常适用于工程应用。     

变焦系统误差分析

针对变焦距系统的动态误差和静态误差耦合问题,提出了一种误差分配与分析方法。首先对变焦距系统采用光路等效原理进行化简,通过分析变焦系统的误差源与物像位置关系,给出变焦距系统总体许用误差指标,然后利用齐次坐标转换与矩阵运算合成光学元件总体误差,同时建立等效光学系统误差精度判断准则,判断变焦距系统误差是否满足要求,最后结合光电经纬仪电视系统进行目视分辨率测试,给出变焦距系统各个光学元件的组内与组间误差对成像的影响。所提出的误差分析方法既可以用来检验各组误差的合成结果是否满变焦距系统足精度要求,又可针对总体误差进行逐级分配,为光学仪器的误差分析与分配提供了参考依据。     

基于神经网络的模数转换电路动态误差源识别系统设计

为提升信号识别电路的电量采集精度,实现理想状态下的电力误差校准,设计基于神经网络的模数转换电路动态误差源识别系统。以CNN神经网络作为模数转换电路的物理依赖环境,通过合理选取动态识别元件的方式,实现误差源识别系统的硬件运行环境搭建。在此基础上,将模拟电流转化成数字信号,再将其完整存储于系统数据库中,利用既定数学运算公式对已存储的数字信号进行识别精度提纯处理,实现误差源识别系统的软件运行环境搭建,联合相关硬件执行设备,完成基于神经网络的模数转换电路动态误差源识别系统设计。实际应用结果表明,在加压环境下,新型误差源识别系统的电量采集精度达到90%,单位时间内的信号识别量超过7.5×109TB,理想状态下信号识别电路的电力误差校准能力得到有效保障。     

射电日像仪系统增益校准方法研究

提出了一种基于Y因子法对射电日像仪低频阵天线进行系统增益校准实验,并对校准的基本方法及构架进行了详细介绍,给出了射电日像仪低频阵和高频阵天线阵列的UV覆盖图,并利用宁静太阳作为校准源,采用标校源测试方法,对低频阵天线增益进行了测试标校,并给出了初步结果,同时用数据分析其可行性及校准误差。     

微波毫米波信号分析仪幅度测试误差校准技术研究

该文分析了微波毫米波信号分析仪进行幅度校准的必要性,从信号分析仪的基本原理入手,分析了幅度测量误差的来源,介绍了使用内部和外部校准源进行衰减器、频率响应、分辨率带宽等误差进行校准的方法,最后给出了基于该校准方法实现的信号分析仪的技术指标,证明了误差来源分析及校准的有效性。     

一种基于改良粒子群算法的近场阵列自校准方法

针对存在位置及幅相误差的大尺度直线阵列,提出一种基于改良粒子群算法的近场阵列位置-幅相误差联合自校准方法。该方法采用三校准源分时、分地工作模式、UML-PSO联合寻优方式,针对校准源位置未知的情况构建目标函数并进行寻优。仿真及试验验证了该算法可应用于实测,且具有较好的性能。     

适用于TIADC的高精度时间失配误差校准算法

设计了一种适用于TIADC的高精度时间失配误差校准算法。基于相邻通道信号互相关原理,对相邻通道的输出信号作相关运算来估计时间失配误差,再利用基于泰勒级数展开的高阶误差校准方法进行误差校正。误差估计模块与校准模块构成一个反馈环路,可以实现误差的实时跟踪和校正。校准算法行为级仿真结果表明,在12位1 GHz四通道的TIADC中,当输入信号归一化频率f_in/f_s=0.477 1时,校准后系统的ENOB提高到11.85位,SNR提高了43 dB以上,校准效果明显。相比已有的校准算法,该校准算法具有更高的校准精度,不受通道数的限制,结构更简单,且在整个奈奎斯特频率范围内都适用,非常适合工程应用。     

基于光脉冲源的标准脉冲法的宽带取样示波器校准技术研究

本文构建了基于光脉冲源的示波器校准系统,用标准脉冲法实现了对宽带取样示波器Agilent 86100C的70GHz取样模块86118A的校准.在校准实现过程中,首次综合研究了三种时基误差对校准结果的影响,并采用互相关算法去除时基漂移,最小二乘法修正时基失真,利用反卷积去除时基抖动.实验结果表明,本文方法实现了对70GHz宽带取样示波器的校准,有效地去除了时基误差,满足校准精度的要求.     

提高多通道数据采集系统采集精度的新方法

采集精度除了与ADC的实际转换位数相关的量化误差有关外,还会受到一些噪声和通道间信号串扰的影响。为提高多通道数据采集系统的采集精度,本文提出通过FPGA控制ADC对输入信号进行过采样,然后在FPGA内部实现抽取滤波和求平均值算法提高ADC转换分辨率。该方法用廉价的芯片实现了只有昂贵芯片才能得到的精度指标,并且易于实现。文中最后利用了直方图分析法对不同工作方式下所采集的数据进行了分析比较,结果显示该方法能够有效的减小系统的测量误差,提高了系统测量精度。     

Wavelet-based Burst Event Detection and Localization in Water Distribution Systems

In this paper we present techniques for detecting and locating transient pipe burst events in water distribution systems. The proposed method uses multiscale wavelet analysis of high rate pressure data recorded to detect transient events. Both wavelet coefficients and Lipschitz exponents provide additional information about the nature of the signal feature detected and can be used for feature classification. A local search method is proposed to estimate accurately the arrival time of the pressure transient associated with a pipe burst event. We also propose a graph-based localization algorithm which uses the arrival times of the pressure transient at different measurement points within the water distribution system to determine the actual location (or source) of the pipe burst. The detection and localization performance of these algorithms is validated through leak-off experiments performed on the WaterWiSe@SG wireless sensor network test bed, deployed on the drinking water distribution system in Singapore. Based on these experiments, the average localization error is 37.5 m. We also present a systematic analysis of the sources of localization error and show that even with significant errors in wave speed estimation and time synchronization the localization error is around 56 m.     

振动基座下光纤陀螺信号消噪方法对比研究

为了减小动态环境下光纤陀螺信号的随机误差,采取振动试验对光纤陀螺的动态误差进行激发,通过对试验数据的Allan方差分析,得到了振动过程中光纤陀螺信号随机误差的变化特性。采用基于AR(2)模型的Kalman滤波方法和小波滤波方法对光纤陀螺信号进行消噪处理,分析结果显示上述两种方法都能够有效地消除振动基座下FOG信号的随机误差,并且小波滤波方法要优于Kalman滤波方法。     

基于宽频光源-FP腔的大气CO2检测系统误差分析

介绍了由宽频光源和法布里-珀罗 (Fabry-Pérot, FP)谐振腔组成的CO₂检测系统。结合常见的主动光学系统误差分析方法,对系统的各个误差项进行了定量化分析。系统误差来源于光源能量波动、环形器串扰、FP腔谱线变动和探测器噪声四个方面。通过建模计算了各独立误差项对差分信号数值的影响,确定了4项主要的系统误差。传统大气检测误差分析将硬件系统误差直接关联到浓度数据上,本文误差分析方法把硬件误差和反演算法误差剥离,对于提高系统的工作能力有更好的指导意义。     

相干多普勒测风激光雷达的频率估计算法

采用Welch谱估计结合自相关检测与能量重心法的频率估计算法,来提高淹没在噪声中的相干测风激光雷达多普勒信号频率估计的精度问题.通过将信号进行自相关预处理,然后由Welch谱分析获取功率谱进行频率的粗估计,最后由能量重心法进行频率校正来获取高精度的信号频率.仿真表明,本文算法有较低的平均绝对误差和均方根误差且性能稳定,...     

基于周期宽带参考信号的直接定位方法

定位系统的模型误差是制约定位精度提高的最主要因素之一。目前大多数定位系统都采用参数标定或者参数差分的方法降低模型误差对定位精度的影响。本文针对辐射源的多星定位应用,采用低信噪比的周期宽带信号作为参考信号,对定位系统的模型误差进行校准。校准过程建立了模型误差参数直接估计模型和辐射源位置直接估计模型。模型误差直接估计模型中,建立起接收参考信号波形与模型误差参数之间的关系,运用最大似然方法获得超分辨率的模型误差参数估计。辐射源位置直接估计模型中,建立起模型误差参数、未知辐射源位置与接收未知信号波形之间的关系,直接估计出辐射源的位置。针对参考信号带宽大,周期长,信噪比低,导致模型误差参数估计计算复杂度大的问题,利用参考信号的周期特性对参考信号进行能量累积和分步搜索方法逐级引导,提高了系统参数估计速度和精度。最后给出一个仿真算例说明方法的有效性。      

基于经验模态分解的激光干涉信号处理

为了去除激光干涉测速系统提取的小波脊的大量高频噪声,提高系统测量精度,采用一种基于经验模态分解的小波脊优化的方法,对高频噪声强度进行了很好的抑制,测量误差为原来未优化误差的42.3%,较大幅度提高了激光干涉测速系统的测量精度.结果表明,该方法对经过时频分析的信号去噪有重要的实用价值.     

两维转镜的等效动态控制误差模型辨识

两维转镜的动态控制误差是影响激光制导武器对抗闭环半实物仿真试验精度的重要误差源,建立准确的控制误差模型是系统精度分析的基础。对于转镜的动态控制误差分析建模问题,常采用经典的频域设计法建立控制系统的传递函数来分析其控制误差,建模过程复杂且难以建立准确的模型,提出了一种过程辨识的方法,分析了辨识原理、辨识输入信号设计、模型阶次及模型参数的辨识方法等,在使用行列式比定阶法确定模型阶次的基础上,采用递推最小二乘法建立了转镜的等效动态控制误差模型。然后,根据转镜控制系统指标设计等效正弦信号对该模型进行了验证,结果表明:动态控制误差模型估计输出与实际仿真输出基本相同,估计误差均值为0,最大值仅为13,说明了建模的准确性,同时也为激光制导武器对抗闭环半实物仿真试验系统中其他仿真设备的建模提供了方法支持。     

无线定位系统的误差分析

影响无线定位系统应用的关键因素是系统的误差源和误差抑制方法.本文针对TOA/TDOA(timeof arrival/time difference of arrival)定位算法,对定位系统的误差源:TOA参数估计误差、信号传播误差、基站误差、移动台误差、定位算法误差进行了详细的分析,对部分误差提出了抑制的方法,并且描述了相应误差的大小.     

小波分析在激光自混合干涉位移传感器中的应用

为减小激光自混合干涉位移传感器测量误差,提 出了基于小波分析的自混合干涉信号 处理方法。在进行全相位快速傅里叶变 换(FFT)解调相位之前,利用离散小波分解、重构去除自混合干涉归一化信号的奇异点 ,有效降低调制电流斜率突变引入的高次 谐波干扰,同时去除高频随机噪声干扰。简述了自混合干涉位移测量原理,介 绍了基于小波分析的自混合干涉信号处理算法原理并进行了算法仿真,采用数值仿 真分析了系统反馈水平及调制参数对测量误差的影响,利用压 电陶瓷(PZT)对自混合干涉位移测量系统进行标定。结果表明,位移测量误差减小到2.45nm。应用小波分析处理干涉信号可减小激光自混合干涉位移传感器的 测量误差。