叶尖间隙微波测量系统中数字下变频设计

叶尖间隙微波测量法是基于相位差原理的微距测量方法,通过测量微波传感器到叶片尖端的发射信号与回波信号的相位差,计算叶尖间隙。为了测量发射信号与回波信号间的相位差,设计了一种数字下变频(DDC)模块,该模块用于解调叶尖间隙微波测量系统中接收机输出的中频回波信号和回波补偿信号以及系统中的中频参考信号。测量系统根据解调后的I/Q信号计算信号的相位和相位差。DDC模块采用低通滤波法实现,并在System Generator开发环境中完成了设计和仿真验证。仿真结果证明DDC模块能够完成输入中频信号的解调,并对解调后的I/Q信号进行10倍抽取,该模块在微波叶尖间隙测量系统中有较大的工程实用价值。     

雪深超声测量中TOF估计及其误差补偿研究�

雪深超声测量中渡越时间(Time of Flight,TOF)的估计是一关键问题,对此将集成经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)方法和二阶差分法结合,提出一种用于雪深超声测量的TOF估计方法,并针对雪层特有上疏下密的结构引起的TOF估计误差进行补偿,该方法首先采用希尔伯特变换获得回波信号的包络,然后利用EEMD方法分解出回波信号包络的不同时间尺度变化分量,最后根据原信号的频率和幅值自适应设定阈值以获得最佳本征模函数,经二阶差分分析获得较为准确的TOF值,通过应用不同材料模拟积雪层进行多次测量,并对测量的结果进行统计分析,然后确定误差补偿值,进一步提高测量准确性,经过对比实验,该所提方法获得的测量平均绝对值误差仅为0.12％,平均相对误差为0.15％,实现了进一步提高雪深测量准确性。     

基于激光干涉的高分辨率精密位移测量研究

由于高分辨率精密位移测量过程中调制深度波动和载波相位延迟,导致相位解调中存在误差,致使测量效果较差,测量时间较长,提出基于激光干涉的高分辨率精密位移测量方法。分析激光干涉原理和位移测量原理,获取位移测量误差产生的原因,采用相位生成载波反正切解调方法解调干涉信号,通过离散卡尔曼滤波修正相位解调后正交信号的幅值和偏置,补偿相位解调误差,实现高分辨率精密位移测量。实验结果表明,所提方法的测量波动均值稳定在±1.5 nm之间,能够有效地稳定测量能力、减小测量误差、缩短测量时间。     

改进的小波变换用于处理FBG信号

解调系统是光纤布拉格光栅（FBG）传感技术的核心。信号去噪和峰值搜索是影响FBG 传感系统精确解调的两个重要因素。为提高测量精度,文中针对传统方法存在的缺陷,提出了一种新的FBG 波长解调方法,此解调方法由一种改进的去噪方法与高斯拟合寻峰算法组成。采用平移不变量小波与文中提出的改进阈值和改进阈值函数相结合的方法来处理FBG 含噪信号;然后采用高斯拟合寻峰算法对去噪信号作进一步解调。实验结果表明,改进阈值的平移不变量小波能处理不同的FBG 含噪信号,该方法获得的信噪比和均方差性能优于传统小波阈值去噪法以及其他改进的小波去噪法;该改进小波的波长解调方法测量的峰值误差低于1pm,比常用的波长解调方法具有更高的测量精度。     

用于减小PMUT“盲区”的回波检测方法

收发一体式压电微机械超声波换能器(PMUT)的接收信号存在较长的拖尾,导致近场原始回波难以区分,造成测量盲区,对此提出了一种在拖尾段识别回波信号的方法。该方法利用解调对数放大器非线性压缩接收信号并进行包络处理,得到拖尾段具有明显极值点特征的包络曲线,并通过包络曲线极值点识别回波峰值。选取8组谐振频率不一的PMUT器件对该方法进行测试验证。结果表明,在最远测距大于300 cm的情况下,测量盲区缩减至10 cm附近,该方法具有一定的有效性与普适性。     

高速运动目标的ISAR成像方法

针对高速目标的ISAR成像问题,该文提出基于运动参考解调频的运动补偿方法。该算法利用由雷达辅助测距信号测得的参考距离和对目标距离像包络对齐的结果拟合出目标运动轨迹,对回波进行以拟合轨迹为参考距离的解调频处理,完成回波的脉冲内速度补偿和相干化,最后通过Keystone变换消除目标的转动分量引起的越距离单元走动。给出了应用该方法的具体步骤,通过仿真实验证明该算法的有效性。     

基于天底点的二相编码解调算法及实现

针对雷达高度表二相编码回波信号受多普勒和回波相位差双重调制问题,在深入分析雷达高度表回波信号模型及回波功率分布特征的基础上,提出了基于天底点的二相编码解调算法。该算法通过检测天底点回波中的多普勒和相位差信息,进行相应补偿从而实现码解调。仿真和实验表明:该算法多普勒频率检测误差小于20 Hz,相位检测误差小于2°,可有效实现码解调。     

脉间变频测量雷达正交误差的实时修正方法

针对脉间变频RCS测量雷达采用模拟正交解调方法获得同相分量和正交分量所引入的解调误差,提出了一种实时校准方法。该方法通过引入校准支路,将从测试信号耦合出的校准信号经固定延时和衰减后与回波信号在同一个脉冲周期内依先后顺序采集,由于校准支路信号只与系统内部状态有关而与测试目标和场地无关且间隔很短,可使用校准支路所得到的误差校准测试通道的信号。通过校准支路的应用可在系统整个工作时间内随时对解调误差进行修正。给出了校准支路的分析及设计,对使用模拟器测试的结果讨论了修正算法。     

主动声纳的混沌波形设计和解调方法

该文为解决主动声纳隐蔽性差的问题,提出了一种新的波形设计方法：将特定编码调制到混沌信号中,作为主动声纳的发射信号。文中全面考虑了水声信道滤波和加性噪声对回波的影响,采用自适应滤波器解调回波,通过识别编码检测回波信号。提出了改进的相平面Lyapunov自适应滤波器作为解调算法。仿真结果表明：该解调算法在加性白噪声和滤波情况均有较好的解调效果,并能满足实时性的要求。与现有的主动声纳发射信号相比,提高了主动声纳的隐蔽性。     

高斯拟合提高光纤布喇格光栅波长检测精度

由于各种光噪声的影响,基于可调谐法布里-珀罗(F-P)滤波器的光栅解调仪解调精度不够高,光路噪声通常会带来10pm量级的波长测量误差。为了提高布喇格波长检测精度,采用了在解调过程中对光纤光栅反射谱进行高斯拟合,从而消减噪声影响的方法。实验发现,拟合后中心波长的测量误差小于2.5pm,温度测量值与实际温度之间的标准方差为0.3℃。结果表明,在有害噪声信号不是非常大的情况下,该方法能有效提高波长检测精度。     

曲线拟合与卡尔曼滤波器的滤波精度评估

曲线拟合和卡尔曼滤波是2种运动目标轨迹后置处理的重要方法,利用曲线拟合方法对复杂的运动轨迹进行平滑处理时,为了提高拟合效果,往往选取阶数较高,但易造成方程求解复杂,使得拟合曲线稳定性变差。为了提高测量系统的定位精度和对机动目标的跟踪适应能力,采用卡尔曼滤波算法对弹道进行处理,对卡尔曼滤波参数进行了优化设置,设定滤波增益的下限,避免滤波出现发散现象,使得滤波器稳定性好,而且收敛和稳定时间短。仿真结果表明:采用该方法后卡尔曼滤波对于强机动特征的轨迹有较好的平滑效果和跟踪能力,而且能满足工程上应用的精度要求。     

弹箭定姿系统的改进卡尔曼滤波算法研究

针对陀螺存在随时间累积漂移误差的特性造成卡尔曼滤波数据发散的问题,提出以陀螺与磁强计组合为测量手段,小波变换和卡尔曼滤波相结合的方法.该方法由卡尔曼滤波器获得较为准确的测量信息,对陀螺和磁强计的信息分别在尺度3下进行分解,比较每层的细节系数和近似部分的系数获得误差信号,结合BP神经网络建立误差模型.当测量数据发散时,选...     

带相关噪声的观测融合稳态Kalman滤波算法及其全局最优性

对于带相关的输入白噪声和观测白噪声及相关观测白噪声的多传感器线性离散定常随机系统,用加权最小二乘(WLS)法提出了一种加权观测融合稳态Kalman滤波算法,可处理状态、白噪声和信号融合滤波、平滑、预报问题。基于稳态信息滤波器证明了它完全功能等价于集中式观测融合稳态Kalman滤波算法,因而它具有渐近全局最优性,且可减少计算负担。一个跟踪系统仿真例子验证了它的功能等价性。     

双光路全光纤电流互感器的研究

为了使光纤电流互感器具有快速、准确地测量出电流值的能力,本文在分析法拉第电磁感应效应的偏振调制型全光纤电流互感器的基础上引入双光路检测法,将光纤中输出的线偏振光分成振动方向相互垂直、传播方向成一定夹角的两束光。经光信号转换器转换成电信号后系统对其进行放大、滤波处理后得到无噪正弦波信号,结合TMS320F28335测试平台对输出的两路信号进行同步采集、解调,通过运算求出法拉第旋转角,并拟合法拉第旋角与参考电流值得出两者关系式,最终使测量系统能够在高压环境下快速、准确地测量电流值。由此可见,本系统适用于高压环境下对大电流进行检测。     

线性调频信号匹配滤波器的研究与仿真

对雷达系统中普遍使用的线性调频信号进行时域频域分析,介绍了线性调频信号匹配滤波器的时频特性,重点计算和分析了此类信号经匹配滤波压缩处理的过程和结果,最后对线性调频信号匹配滤波器输出过程进行建模,分析了雷达目标回波信号的接收方法以及经过匹配滤波器后的输出结果。     

基于局域线性法和卡尔曼滤波的强混沌背景下正弦信号恢复的混合算法

本文提出一种局域线性-周期图检测-卡尔曼滤波混合算法LL-P-KF，用来恢复强混沌背景下正弦信号.首先，建立混沌信号的一步预测模型；然后，利用周期图检测潜在周期；最后，应用卡尔曼滤波从误差中恢复正弦信号.仿真实验表明该混合算法具有较好的恢复效果.     

基于扩展贝塞尔拟合模型的连续波穿墙雷达目标定位算法

本文提出了一种基于改进Hough变换频率拟合技术的目标定位算法,通过动态调整两个形状参数构造扩展贝塞尔频率拟合模型,利用拟合的曲线解调回波信号完成对多个目标分量的分离,并结合多普勒处理方法合成目标运动轨迹,实现对目标的实时定位。针对拟合模型构建过程中关于多维参数搜索运算大的问题,依据两个参数之间相对独立的特性,采用线性搜索来代替传统的多维搜索,大大降低运算复杂度,优化目标探测的实时性。仿真和实验结果表明,在多人体目标的跟踪定位场景下,该算法有效地抑制了频率模糊,进一步提高了目标运动轨迹复杂多变时的适用性,在多目标定位、跟踪的应用中具有优越性。      

潜艇水下微弱升降运动检测方法研究

检测水下载体的微弱升降运动信号是解决潜艇或水下航行器(UV)水下定深度悬停这一难题的关键。该文提出了一种新颖的检测方法,实现对水下载体微弱升降运动信息的检测。利用卡尔曼滤波技术,将惯性测量单元(IMU)信息和平台罗经、深度计等外部辅助信息进行融合,最终检测出水下载体的微弱升降运动信号。且还设计了基于微机械惯性测量单元(MEMS IMU),数字信号处理(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)的验证样机。验证实验结果表明该文提出的检测方法是有效的。     

Weak harmonic signal detection method in chaotic interference based on extended Kalman filter

The traditional methods of weak harmonic signal detection under strong chaotic interference often suffer from high computational complexity and poor performance. In this paper, an Extended Kalman Filter (EKF) based detection method is proposed for the detection of weak harmonic signal. The EKF method avoids matrix inversion by iterating measurement equation and state equation, which simultaneously improves the robustness and reduces the complexity. Compared with the existing detection methods, the proposed method has the following advantages: 1) it has better performance than the neural network method; 2) it has similar performance with the optimal filtering method, but with lower computational complexity; 3) it is more robust compared with the optimal filtering method.