一种水声应答器电子系统的设计

本文通过对一种超短基线水声定位系统的原理的概述,介绍了定位系统中以超低功耗单片机MSP430F149为核心的应答器设计。应答器由MSP430F149单片机做信息解码,配合接收和发射模块,准确的接收询问信号并应答,为整个定位系统提供定位参考目标。本文阐述了应答器设计思想及总体框架,介绍了此应答器电路设计和软件解码的原理,对所设计的关键部分进行了分析。实验证明,本文中设计的水声应答器可以对输入为100μV的信号进行准确应答,能够实现水下范围2km的应答任务。     

具有AGC功能水声应答器的原理与实现

为了满足水下实验和实际定位仪器的需求,提出了以MSP430F149为控制和编解码核心的水声应答器整体设计方案,重点研究了自动增益控制模块和程控滤波模块。系统采用单片机进行信号幅度的采集,实现系统增益以及滤波器带宽的控制。通过确定信号幅度门限,采用PID控制算法模拟AGC的工作特性,实现其功能。经实验验证,该应答器整体设计方案可靠有效,具有一定的实验及实用价值。     

基于空时编码的水声MIMO通信系统的应用研究

由于水声信道存在严重的频率选择性衰落和多径干扰,使得水声通信系统的数据率和传输信号的信噪比受到极大的限制。为此,提出了一种基于空时分组编码（STBC）的水声多输入-多输出（MIMO）通信编码方案,即＂空时分组扩频编码方案（space time block spread code）＂,该方案应用扩频技术有效地克服了水声信道中多径干扰对STBC正交性的影响。给出了采用频移键控和差分相移键控调制的STBSC-MIMO实现方案,对方案的误比特率性能进行了仿真分析。仿真和试验结果表明,在多径水声信道中,STBSC-MIMO方案可以得到有效的应用。     

一种水声通信编码器的设计

本文介绍了一种基于低功耗单片机MSP430F1611和直接频率合成器AD9850的水声通信编码器的设计。系统可以产生稳定BPSK、2FSK、DSSS信号,并可以动态设置信号参数,界面友好,可灵活应用于各类水声通信实验。本文介绍了编码参数动态设置的硬件设计和软件实现,并对编码器的编码波形进行了测试。     

全新NI FlexRIO FPGA适配器模块基于PXI平台 进一步扩展了软件定义的仪器系列应用

最新PXI模块和NI LabVIEW FPGA软件可帮助工程师快速实现基于FPGA的用户可配置I/O美国国家仪器有限公司（National Instruments,简称NI）近日为其NI FlexRIO产品家族推出四款全新适配器模块,结合LabVIEW FPGA模块软件,可为PXI系统提供基于FPGA的可重配置I/O（RIO）。     

基于FPGA的HEVC网络适配层单元实现

网络适配层主要负责将编码之后的视频数据进行一定规则的封装和修改,是高效视频编码标准HEVC(High Efficiency Video Coding)中连接编码和网络传输的重要部分。随着网络环境多样化以及低延迟视频应用的需求越来越大,在软件平台上封装、修改以及拷贝码流会给系统带来较大的延迟。并且,在已有的硬件编码器中,如果使用软件实现网络适配层单元,会导致无法和熵编码模块中非固定周期所到达的字节周期上匹配。因此基于FPGA实现网络适配层显得至关重要。本文对网络传输层单元NALU(Network Abstraction Layer Units)提出了一种新的硬件设计方法,该方法充分发挥FPGA(Filed Programmable Gate Array)高速处理数据的优势,实现了在时序上和编码以及传输系统模块相匹配。实验结果显示,将本文基于FPGA的网络适配层所编出来的码流与HEVC参考软件HM16.7编码所得到的码流验证为一致。     

基于FPGA的IRIG-B(DC)解码编码器设计

针对机载测试系统以IRIG-B（DC）码作为整个系统的时间源,提出一种基于FPGA的解码编码器设计。该设计采用FPGA为主控制器,实现IRIG-B（DC）码的解码、秒脉冲生成、IRIG-B码编码等功能,当外部IRIG-B码输入中断时,可按系统时间产生IRIG-B码输出。主要阐述了IRIG-B（DC）码的格式,详细介绍了IRIG-B（DC）码解码编码器的软硬件设计,在实验室搭建测试环境对该设计进行了测试验证,结果表明该设计能够稳定可靠运行。     

基于LoRa的应答器辅助定位系统

应答器是列车控制系统的基本信息传输设备，用于定位时精度高、可靠性强，但其核心部件射频识别（RFID）标签受国外厂商垄断，为此设计一种基于远距离无线电（LoRa）的应答器辅助定位系统。该系统以接收信号强度指示（RSSI）达到峰值作为列车查询器到达应答器位置的判断依据，并通过包络、插值的处理方法得到准确的RSSI值峰值时刻，将该时刻与里程计（ODO）的里程数据结合以实现精确定位。经实验验证，当查询器速度为15、30、60 km/h时，系统的定位精度分别为1.32、2.15、3.4 m，实验表明本文提出的定位方法可实现列车的辅助定位，为应答器国产化提供了一种可行的技术方案。     

基于FPGA技术的外部主站与RTDS高速通信系统

针对RTDS仿真系统暂态数据大容量高速度的传输要求,开发了一种基于现场可编程门阵列（field programmable gate array, FPGA）技术的高速通信方法。基于该方法,研发了特性展示主站与RTDS的数据通信系统,能够进行微秒级别的高精度高速采样,可将RTDS仿真的微秒级暂态数据实时传输并存储到主站,支持主站的实时推送功能或回放分析功能。基于吉比特收发器FPGA（Gigabit Transceiver FPGA,GTFPGA）卡内置的高速通信Aurora协议开发了RTDS仿真器、GTFPGA卡和电网特性展示系统间的通信模块,通过网络WinPcap软件实现RTDS实时数据的传输,实现暂态数据的展示和回放分析。该模块以光纤为传输介质,以高性能FPGA为数据采集系统,具有良好的通用性和可推广性。     

基于FPGA的CELLPACK信号采集系统设计

为实现CELLPACK信号的实时处理,通过对相关采集系统对比分析,设计了基于FPGA的CELLPACK信号采集系统。在该数据采集系统中,以现场可编程逻辑门阵列（FPGA）控制芯片为核心,由12bit的串行ADC对CELLPACK信号进行采样,FPGA实现的系统接收采样信号并实现实时串并转换、滤波及脉冲甄别等信号处理操作,然后将有效数据同时写入异步FIFO和SDRAM供微控制器（MCU）通过异步总线接口进行读取,从而计算出CELLPACK中的血球细胞密度。该系统已成功应用于某血细胞分析仪的产品生产中,能有效地实现信号的采集处理及存储功能。     

水声通信系统中的Turbo编码方案研究

为了使数据在极其复杂的水声信道中可靠传输,需要采用具有很好纠错性能的纠错码来提高信息传输的可靠性。针对水声信道多径干扰强、信道衰落严重的特点,提出了基于Turbo编码的直接序列扩频水声通信编码方案,并对其在水声多径信道中的性能进行分析。数值仿真及湖试数据处理结果表明,该编码方案具有编码增益高、抗多径能力强的特点,误码性能优于不加直接序列扩频的Turbo编码方案,更适合于强多径、衰落严重的水声信道。     

静止无功补偿器的改进单神经元PID控制系统的研究

提出了一种单神经元PID控制系统的改进算法,实现了神经元比例增益K(k)和学习速率η_i(k)的在线自适应调整功能。该控制系统算法编写的M语言程序,采用Matlab的S函数,将应用到静止无功补偿器(SVC)的控制系统中在Matlab/Simulink环境下进行了仿真。仿真结果表明,基于改进单神经元PID的SVC控制器具有响应速度快、调节时间短、动态性能和稳态性能好等优点。     

实时电价下电动汽车变参与度动态频率控制策略

针对大规模间歇性新能源并网造成的电力系统频率不稳定问题,提出利用电动汽车作为一种有效的需求侧响应资源,为电力系统提供辅助调频服务。在充分分析用户参与辅助调频服务受电价影响行为特征的基础上,提出了基于变参与度的电动汽车动态频率控制策略,可有效评估实时电价（real-time pricing,RTP）环境下电动汽车参与系统调频服务的响应能力。仿真结果表明：在RTP环境下,基于变参与度的电动汽车频率控制策略能够充分利用电动汽车负荷的充放电特性为电力系统提供动态辅助调频服务,有效支撑电力系统的动态频率稳定。     

火星探测试验装置动态数据记录分析系统设计

火星探测试验装置动态数据记录系统是相关试验验证过程的重要动力学性能的测试系统。系统基于LabVIEW图形化编程和CRIO软硬件平台,主要是对火星探测装置缓冲过程中振动冲击过载和结构动态应力的各项动态数据进行采集记录和时频分析。对该软件的设计进行了详细的框架描述,主要包括数据采集板卡与传感器,整体软件的设计及各功能模块的实现。     

基于HHT的水声通信系统研究

针对希尔伯特黄变换(HHT)能够给出非平稳信号的瞬时频率的特点,提出了HHT调制解调方式。通过RAKE接收和RS纠错编码技术相结合,建立起HHT水声通信系统;并对HHT水声通信系统进行系统仿真,通过仿真的误码率曲线分析了HHT水声通信系统的性能。最后经过湖试,试验数据表明HHT水声通信系统在实际通信环境中是稳定的、有效的,HHT应用于水声通信系统中是可行的。     

阵列声波测井实时STC算法

时间-慢度-相关法(STC)目前广泛应用于DSI、XMACII、WAVESONIC等国外阵列声波测井仪器,并且在各种解释软件中广泛应用。在国内目前STC算法主要应用于解释软件。旨在分析STC算法应用于阵列声波测井仪器采集软件进行实时计算时面临的问题及其解决方案。通过在长城钻探测井技术研究院研发的相控阵列声波测井仪器PAAT地面采集软件中的应用,说明提到的解决方案可以实现一个高效、稳定、可靠、智能的实时STC算法。该算法满足现场测井施工的要求。     

智能输电线路巡检系统设计与实现

设计了一种安全、可靠的新型输电线路巡检系统,其主要特征在于将RFID自动识别技术、3G无线网络传输技术以及定位精度较高的GPS技术引入巡检工作。介绍了新型输电线路巡检系统的框架结构,PDA终端软、硬件设计,以及PC机服务器端的软件设计。实际应用情况表明,该系统可有效监督工作人员到位巡检,规范缺陷信息的记录,缩短处理缺陷的响应时间,具有良好的推广应用价值。     

基于IEC61131-3标准IL语言的嵌入式PLC设计

针对GIS继电控制的功能需求,基于ARM-Linux架构,设计了一种开放可裁剪的嵌入式PLC模块;采用IEC 61131-3标准IL语言,以通用操作系统为软件平台,采用开放的通信接口,实现了代替传统硬件PLC功能的一种嵌入式软件PLC。实例验证结果表明,该嵌入式PLC满足继电控制对数据处理接口稳定性、可靠性的要求。     

超音速透平叶栅造型设计及分析

采用非均匀有理B样条(NURBS)技术和特征线成型技术,对超音速透平叶栅型线设计方法进行了研究,利用C++语言和MFC编程技术开发了设计软件;利用所开发软件进行了某参数下的超音速叶栅设计,并结合计算流体动力学(CFD)技术,进行了超音速叶栅的变工况性能分析。研究结果表明:开发的软件能够有效地应用于超音速透平叶栅的型线设计,对汽轮机低压末级叶片的型线设计开发具有一定的工程应用价值。     

基于有功不平衡指标的储能快速调频方法

因主流变速风电机组有功控制一般不主动参与频率调节,大规模风电并网对电力系统快速调频提出了挑战。储能系统具备有功功率快速响应优势,可改善系统动态频率响应特性,该文提出了一种基于有功不平衡指标的储能快速调频方法。首先,定义了在频率跌落阶段和恢复阶段系统有功不平衡指标。其次,设计了自适应模糊逻辑控制策略,依据系统有功不平衡指标和频率偏差动态调整储能系统在频率跌落阶段和恢复阶段的有功出力。最后,通过算例分析验证了所提出的储能快速调频控制方法的有效性,与常规比例微分（proportional differential,PD）控制方法相比,可减少储能系统容量需求,且对不同工况具有较好的灵活性和适应性。