GNSS-R海洋遥感原始数据采集系统研究与实现

利用全球导航卫星系统反射信号(GNSS-R)实现海面风场探测,是一种新型的微波遥感技术.获得表征海面粗糙度等信息的原始数据是实现导航卫星反射信号对海面风场探测的关键技术之一,对导航卫星反射信号软件接收机的研究,其原始数据获取更为重要.该文在分析GPS海面风场探测前向散射机理基础上,结合GPS直射信号接收理论,设计完成了基于FPGA实现的双射频前端海洋遥感原始数据采集系统;阐述了系统组成原理及关键模块设计过程,给出了机载试验及试验数据分析结果;得到卫星直射信号和对应反射信号镜面反射点路径延迟的试验结果与理论计算值基本一致,误差为0.28%.能正确表征镜面反射点等海面粗糙度信息,试验结果符合海洋遥感参数反演的精度要求.     

基于FPGA+DSP实现高动态GPS信号模拟器

为了测试全球定位系统(GPS)接收机在多种运动模式且高保真的环境中的性能,利用已有的星历和用户设定的参数,计算模拟载波和码多普勒频率和卫星信号延迟,进而在FPGA+DSP架构的硬件平台上,模拟GPS接收机接收到的GPS卫星信号.通过GPS接收机测试模拟器信号的定位结果与模拟器预先设定的轨迹相比较,其结果表明:高动态GPS信号模拟器能准确模拟多种运动模式下GPS卫星信号.     

北斗反射信号海风探测数据分析与检定

利用导航卫星反射信号(GNSS-R)进行海风海浪探测为海洋气象提供了一种新的观测手段,数据分析及有效性检定是确定系统探测能力的重要过程.在描述北斗GEO卫星进行海风探测机理的基础上,利用北斗反射信号的相关时间进行了海风的反演.同时针对国家北斗应用项目"基于北斗导航卫星的大气海洋和空间监测预警应用示范工程"在山东进行试验和试运行期间产生的风速观测数据进行分析,并通过与标准数据的对比,确定了该方法的有效性.     

高速差分传输线的设计

针对高速印制电路板设计中存在的差分线反射问题,设计一种参数设计完全对称与传统端接相结合的差分传输线拓扑结构。依据差分线理论,得到差分线的设计参数,量化分析了主芯片TI8168与内存芯片DDR3互连中时钟信号差分传输的端接方法和端接参数。仿真结果表明,该结构可抑制差分信号的反射和差分信号引起的共模信号的反射,提高了信号传输质量。     

FBG阵列的多重反射性能优化

为抑制光脉冲经过布拉格光纤光栅(FBG)阵列时所产生的冗余次级迭代多重反射,运用模式耦合理论和行列式法分析了FBG的反射特性及各项参数,得到了在固定结构低损耗二阶FBG阵列中抑制光脉冲多重反射的最优化光栅各参数.将优化参数应用于基于二阶FBG阵列的相关函数(检验光系统)的结果显示,光脉冲的自相关程度提高了约28.6%,互相关程度降低了约37.0%.这表明通过优化配置参数可有效降低FBG阵列的多重反射,进而可提高光通信与光传感系统的信号精度.     

辅助定位卫星多普勒频移特性

提出了一种通用意义上的全球定位系统（GPS）信号多普勒频移估计方法. 采用几何标量分析方法,建立了地心地固坐标系（ECEF）中GPS信号多普勒频移分析模型,计算了卫星可见地心角、卫星轨道角速度和卫星可见区间,推导并分析了多普勒频移关于接收机最大可见仰角、卫星轨道角速度和卫星可见时刻开始所经历的时间等参数的变化规律．研究表明,该模型适用性和准确性高,可以满足辅助全球定位系统（AGPS）终端侧精确估计多普勒频移参数的要求.     

基于交流阻抗法的土壤湿度测量

采用交流阻抗法快速测量土壤的湿度. 将双探针传感器一端插入土中,作为阻抗器件,另一端与NE555芯片相连,组成电阻频率转换电路,使加载在被测土壤上的直流电变为交变电流,同时将土壤的交变阻抗转换成频率信号,不需要模数转换,就可以通过单片机测得频率值. 通过频率与土壤湿度间的线性关系,获得土壤湿度值. 交流阻抗法有效克服了在直流电作用下带来的土壤电极极化现象,在快速测量的同时保证了测量精度. 实验结果表明该方法能有效测量0%~20%的土壤湿度范围.     

基于脉搏波特征量关联分析的疾病预诊研究

心脑血管疾病已成为威胁人类健康的头号杀手.血流参数的变化可以为心脑血管疾病预诊提供重要依据.针对当前血流参数检测方法复杂、有创等缺点,无创获取脉搏波信号,对信号预处理,提取脉搏波形特征量K来计算血流参数,并对K值与血流参数进行相关性分析.结果表明本文方法不仅方便快捷,而且能够用脉搏波面积特征量准确预测血流参数变化,成为心脑血管疾病家庭和临床预诊的一种新的有效手段.     

基于二次相关的广义互相关时差估计算法

对卫星干扰源进行准确定位有着非常重要的意义,而参数估计又是定位问题的关键,所以为了提高干扰源定位的精度,必须对时差参数进行准确的估计.由于传统的广义互相关时差法是通过利用加权函数来提高信号的有效成分,进而提高时差估计的精度,考虑到在信噪比较低的情况下,它的估计性能又开始下降,因此提出了一种基于二次相关的广义互相关时差估计新算法.该算法利用二次相关先对接收信号进行处理,可以有效抑制干扰噪声,然后对二次相关的结果进行广义互相关处理,进一步去除噪声,提高信号的信噪比,从而提高时差估计精度.     

充气可展开天线用于应急通信

空间探索活动需要可靠和有效的通信技术。目前,研究人员正在开发一种充气式可展开天线系统。由于其具有轻质、易展开、成本低、存放占用空间小等特点,因此特别适合航天应用。1960年,NASA发射了首个充气式可展开航天结构——用金属膜制成的大型、气球状的“回声”卫星。该卫星主要用作通信信号反射装置,以将信号从地球的一个位置传输到另一个位置。最终,“回声”卫星成功入轨并被用于电话、     

融合CYGNSS和SMAP卫星数据监测飓风强度

为提高海洋飓风强度的观测频次和测量准确度,对综合利用热带气旋全球导航卫星系统(CYGNSS)和土壤湿度主动-被动探测(SMAP)卫星数据监测飓风强度进行了研究.首先,介绍了卫星数据特征;然后,以佛罗伦萨飓风为例,提出了融合这两种卫星数据监测海洋飓风强度的方法,其中包括卫星数据预处理、基于像素级影像融合方法的高风速区域提...     

一种抑制城市峡谷多径卫星信号的定位方法

针对车辆在城市峡谷环境下受建筑物遮挡而产生的多径效应导致定位精度降低的问题,提出了一种抑制城市峡谷多径卫星信号的定位方法. 本方法利用城市道路环境下,车辆前后和上方的卫星不容易被遮挡,而道路左右的卫星容易被高大建筑物遮挡这个事实,推算出不会被遮挡卫星的最低高度角相对于道路方向的方向角的关系,通过计算卫星的伪距残余来与门限值比较,动态调整方向角与高度角关系中的参数,来有效判断当前时刻的可见卫星和非视距卫星,并剔除非视距卫星,减弱多径效应的影响,从而实现城市峡谷环境下的车辆高精度定位. 通过理论分析、仿真验证和实际的测试结果表明,该方法有效地提高了车辆的定位精度.     

基于ESPRIT方法的直升机声目标特征提取

目的提取直升机声信号谐波频率作为特征用以识别直升机. 方法用旋转不变技术估计信号参数法(ESPRIT)从实测的直升机声信号中提取谐波频率,算法采用SVD-TLS. 结果 ESPRIT方法在直升机不同的飞行条件下,用有限长度的数据准确地提取了声信号的谐波频率. 结论用ESPRIT方法提取直升机声信号谐波频率是十分有效的,将谐波频率作为目标特征用以识别直升机是完全可行的.     

基于声卡的水射流反射声信号采集处理系统

为了能够用较低的成本实现高压水射流冲击不同几何尺寸靶物时反射声音信号特征值的有效提取,采用基于LabVIEW和声卡的高压水射流反射声信号采集处理系统实现技术。通过对LabVIEW软件编程结合声卡和高精度传声器实现了水射流反射声信号的实时采集,应用MATLAB编制小波降噪和模极大值提取程序,通过调用MATLAB Script实现LabVIEW与MATLAB的通信,完成信号的降噪和有用成分的分离与提取。实验结果验证,本系统能实现实时有效地提取对应不同靶物几何参数的特征值。     

分布式卫星InSAR系统参数的优化设计

利用分布式卫星干涉合成孔径雷达(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)系统可以获取数字高程图(Digital Elevation Model,DEM),要得到高精度的DEM,需要对该系统参数进行优化设计.本文在综合考虑各种去相关因素下,详细研究了分布式卫星InSAR系统干涉信号的相关性,给出了分布式卫星InSAR系统参数的优化设计准则,利用该准则对视角、信号带宽和基线进行了优化设计,并证明了单视和多视处理下优化设计结果的一致性.     

中继终端自动角跟踪接收机建模与仿真

为了提高中低轨卫星(中继终端)向中继卫星传输数据的性能,将TE21模单通道单脉冲技术应用到中继终端自动角跟踪系统中提出了一种新的设计方法。通过将差信号进行四相调制后再与和信号合成,使和、差信号合成为一路单通道信号。该方法与现有的方法相比,大大简化了跟踪接收机。用Matlab/Simulink对不同的参数下跟踪接收机的输出进行了仿真分析,不同的参数对跟踪接收机的输出有不同的影响。该方法具有很好的接收性能。     

低应变桩基检测模拟信号的小波分析系统研究

以一维应力波理论为基础, 采用动态有限元的方法, 得到桩顶质点速度时程曲线;通过对桩顶响应信号的小波分析,提取信号中所包含的对应于缺陷部位的反射应力波特征信号,从而实现对基桩缺陷的准确定位,并通过数值模拟试验显示了该方法的合理性.结果表明,该方法对基桩浅部缺陷的检测是可靠的.     

相似差值结合小波分析的行波法类反射波抑制研究

在电力生产和运行过程中,电线或电缆的精确测长及参数突变点定位,对于电力施工、电缆故障检测、高阻接地故障诊断以及电缆的生产管理等都有着重要意义.而对于脉冲反射法来说,准确找到反射脉冲起点是需要解决的最关键问题.通过对电缆多次、多种情况测量结果的比对分析发现,电线或电缆在同一测试环境下,相邻两次测量结果中噪声及反射波具有极大的相似性,对此,采用相似差值处理可以有效消除大部分干扰和噪声.在此基础上,采用小波软阈值对小波分解系数进行量化处理.对于其中最重要的部分即阈值的确定,采用基于史坦(Stein)的无偏似然估计原理进行阈值选择,得到最优的阈值.仿真和实测表明,相似差值处理结合小波软阈值去噪的新方法,能够有效突出反射信号、消除噪声,尤其是对于影响最大的类反射波的干扰信号有着极强的抑制作用,进而为提高反射脉冲起始点的查找精确度,以及相关仪器的研制提供了理论依据.     

基于三阶DDS的高动态卫星信号多普勒模拟方法

针对传统DDS仍有较大误差和杂散的问题,运用三阶DDS模拟高动态卫星信号模拟器中的信号多普勒频移的方法,建立三阶DDS模型,推导了输出相位表达式,分析了各阶累加控制字与卫星信号多普勒之间的对应关系,给出了参数设计准则。仿真结果表明,在高动态环境下,该方法可实现对信号多普勒的高精度模拟。