学科基础课测量原理课程思政探索与实践

测量原理是国防科技大学仪器科学与技术学科测控技术与仪器专业的一门学科基础必修课程,其中蕴含着丰富的认识论和方法论等思政元素,具有天然的思政属性。以立德树人为出发点,从国家整体发展战略、专业人才培养目标、科学共同体的精神三个维度进行课程思政教学整体设计,梳理课程内容知识单元的思政要素切入点,有针对性地设计典型的思政案例。结合星间链路关键技术及其北斗工程应用思政案例,进行教学实践,取得良好的教学效果,达到课程思政的育人目标。

反无人机导航欺骗技术发展与应用

作为新域新质作战力量的典型代表,无人机已成为现代军事战场的重要武器平台,其反制需求也激增。导航欺骗作为反无人机“软杀伤”手段之一,因通用性、适应性强,效费比高且具备隐蔽性特点而备受关注。首先从导航信号模拟与仿真角度出发,基于“接收器+欺骗器”结构确立导航信号模拟与欺骗内在联系;其次通过制导、导航与控制(GNC)体系建立支撑无人机导航欺骗理论的两大分析模型:状态估计与控制(SEC)模型和质点假设与规划(PHP)模型;最后结合“侦、扰、毁”等其他反无人机手段,给出导航欺骗技战法运用情况。研究表明,我国在导航信号欺骗源研发、设备小型化制备和无人机导航欺骗建模及策略规划等方面已处于世界先进水平,正朝多探测反制手段体系化方向深入发展,但以智能化、分布式、多平台为代表的新型导航信号欺骗源研究尚显不足。建议加强产、学、研合作,推进导航欺骗技术跨域高质量发展。

高精度微波时频传递链路体制设计及关键技术

高精度时间频率的产生和超高精度时频信号的传递是现代物理学、天文学和计量科学的基础,中国空间站高精度时频科学实验系统已随“梦天舱”成功发射,标志着我国天地融合、立体交叉的国家时频系统建设迈出了关键一步。介绍了高精度时频科学实验系统项目的基本情况以及微波时频传递链路的研究进展,重点阐述了高精度时频系统微波传递链路的信号体制设计,基于提出的信号体制设计了同频+三频两种微波时频传递链路比对模式并给出了钟差比对模型,最后通过仿真及在轨实测数据分析表明设计的微波时频传递链路可实现亚皮秒级伪距测量精度。

海底混响统计建模与仿真方法研究

以海底混响作为研究对象,推导出统一形式的混响信号模型。为了克服该模型因计算每一个散射体作用结果而带来的计算复杂性,又提出了混响信号统计模型,然而统计模型的数值运算强度仍然可观。进一步应用简正波方法导出窄带混响信号模型,输入信号的窄带条件简化了关于频率的数值积分运算。对于窄带信号模型的分析表明:在输入高频窄带信号情况下,混响信号能够近似建模为输入信号与随机序列的离散卷积;混响信号的统计特性随散射体的分布情况变化而发生改变。最后,针对窄带混响信号模型设计了一种基于等间隔散射单元划分结构的仿真方法,仿真结果显示了方法的有效性。

收发合置情况下海底混响仿真

为了实现收发合置情况下海底混响时间序列仿真,提出了一种混合模型方法。该方法将点散射模型方法与单元散射模型方法混合使用,既能够克服单元散射模型方法中高斯分布假设带来的计算误差,又能够克服点散射模型方法计算复杂的问题。针对窄带发射信号,为了便于计算,设计了一种适用于任意采样率的基于复包络的混响信号仿真方法。最后,通过仿真试验证实了仿真方法的有效性。

基于射线理论的海底混响建模研究

以海底混响为研究对象,在深入剖析混响形成机理的基础上,以射线理论作为研究方法,从网络模型的角度出发,建立起一种具有直观物理意义的海底混响模型。结合"互易性"提出了收发合置情况下的非相干海底混响信号模型,进一步简化后用于混响信号的预报以及混响平均强度的计算。仿真结果显示了该方法的有效性。

并行CRC-32校验码生成算法研究及其实现

在分析串行结构CRC生成算法的基础上,提出了一种高效的8bit并行CRC-32校验码生成算法。利用该算法在特定FPGA芯片上实现了任意字节的CRC-32校验码的生成模块,该模块仅占用93个逻辑单元,最高数据吞吐量可达2400Mbps。

多通道海底混响线性预测方法研究

为了实现垂直分置结构接收换能器接收的多通道远程海底混响信号仿真,在多通道体积混响相关函数基础上,推导了多通道海底混响的相关函数。并且针对经典多通道混响预测方法计算复杂的问题,开发了一种新的AR模型预测方法。与经典预测方法相比,待估计系数数量由K×K×N降为K×K+N.最后,仿真试验了不同通道平稳混响信号的相关曲线。仿真结果显示:预测相关曲线与理论相关曲线能够较好的吻合,显示了新方法的有效性。

运动声呐海底混响建模及仿真研究

在水平不变海洋声道中,基于声源和接收器运动情况下窄带脉冲声传播表达式,导出了收发合置声呐在水平运动情况下的海底混响信号模型。针对模型仿真,提出了一种基于距离-方位角单元结构的混响时间序列仿真方法,该方法能够有效解决时延-多普勒单元内不同模态简正波相关散射系数难以表达的问题,并且实现了任意单元的时延-多普勒间隔小于额定分辨率。仿真结果的功率谱及概率密度分布情况显示了建模及仿真方法的有效性。

超高速光纤通信数据采集系统

以10 Gb/s速率为例,介绍了超高速光纤通信信号接入系统的设计和实现。本文分别从总体设计、硬件实现及软件实现三个方面进行描述,并着重介绍了系统重点环节信号的接收和外接存储体设计,其中接收部分主要由光电转换模块与FPGA(Field programmable gate array)完成,外接存储体主要由DDR SDRAM构成。最后给出了光数据采集系统的测试方法和实验结果,结果证明系统完全可以实现10 Gb/s速率以下的光数据接入采集。

基于TDMA的星间链路时隙分配设计与仿真评估

基于TDMA的星间链路体制组网灵活,传输效率高,已成为今后星间链路的一种发展趋势;对于TDMA的星座网络而言,其时隙分配是影响业务时延的重要因素,文章就一种双层混合型星座提出了一种时隙分配方案,并对星座网络的传输进行了仿真,分别从广播和单播两种业务的角度针对星间链路传输性能的时延指标进行了评估分析,结果显示,该TDMA星座网络基本能在30s内广播全网数据,且单播时在地面站仰角不受限的情况下,绝大部分(95%以上)的境外星最多都只需要一跳即可到达,该结果会在地面站仰角限制增大的情况下随之递减。

一种海底混响时间序列仿真方法研究

针对海底混响时间序列的数值仿真问题,结合混响信号形成过程,提出了物理意义清晰的仿真框架,仿真框架本质上是对混响网络模型的实时仿真。鉴于网络模型方法中假设单元散射回波服从高斯分布存在的不合理性,仿真框架中综合运用了点散射方法与单元散射方法。另外,为了提供仿真框架中所需的点散射体,在泊松分布假设条件下,设计了易于实现的散射体坐标向量生成方法。最后,针对仿真框架的具体实现,提出了一种限定采样频率的复包络混响信号仿真方法,并将该方法应用到收发合置情况下的窄带混响信号仿真,仿真结果显示了方法的有效性。仿真数据可用于测试声呐系统中信号处理方法的性能。

舰船尾流回波信号建模与仿真

关于舰船尾流信号准确性估计可以实现对跟踪目标的确认。针对舰船尾流回波信号是分布在尾流中大量气泡散射入射波而产生的体积混响,提出用舰船尾流回波信号声物理模型,实现了对舰船尾流回波信号的数学建模。根据气泡的声学特性和在尾流中的分布规律,分析了尾流回波信号的声学模型,并利用声学模型、FOM混响理论模型和尾流回波信号统计建模方法,建立了尾流回波信号的数学模型。通过Matlab仿真,结果的功率谱与概率密度的分布情况,以及仿真结果与实航尾流回波信号的比较,验证了尾流回波信号模型的有效性和准确性。为研究尾流回波信号处理和检测提供了科学依据。

军校本科生导师制教带方法研究

在本科生导师制背景下,基于军校本科生转型阶段的教带方法研究与实践效果,研究军校本科生学习过程中的第二个阶段——成长阶段。通过本科生成长阶段的特点分析,主要针对大二学员"动力源"不足、竞赛和学习矛盾、学习效率低、体能训练难坚持等四个方面的困惑和问题,分别探索了相应的教带方法。实践表明,研究的教带方法,提出具体措施,帮助学员积极面对成长阶段中的困难和问题,并在各方面取得了长足的进步,达到了导师制实施的目的。

军校本科生成熟阶段的教带方法研究与实践

在本科生导师制背景下,基于军校本科生转型阶段和生长阶段的教带方法研究与实践成果,本文重点研究军校本科生学习过程中的第三个阶段——成熟阶段。通过本科生成熟阶段的特点分析,主要针对大三学员在成熟阶段遇到的人生方向抉择、考研压力大、"两级分化"现象、专业课知识应用等方面遇到困惑和问题,分别探索了相应的教带方法。经过一年的教带实践,提出的理性思考,找准学习方法,克服两级分化,加强专业引导等有效措施,有助于学员以积极的心态化解成熟阶段遇到的各种问题,实践的效果良好。

军校本科生创新阶段的教带方法研究与实践

基于军校本科生导师制的背景,结合军校本科生成长前三个阶段的教带方法研究与实践成果,对军校本科生学习过程的第四个阶段——创新阶段进行重点研究。通过对军校本科生创新阶段的特点进行详细分析,重点针对大四学员在创新阶段遇到的考研、军事体能素质联考、毕业设计、毕业分配等多项工作中遇到的困惑、压力和问题,探索了相应的教带方法。根据一年实践表明,本文的教带方法和具体措施,帮助学员理性面对考研与毕业分配,勇敢面对联考和毕业设计的双重压力,以分时复用原则利用时间,保证联考的顺利通过和本科毕业设计的圆满完成,在各方面取得了长足的进步,达到了导师制实施的目的。

一种高动态环境下卫星扩频信号的快速捕获方法研究

现代卫星导航及测控应用对接收机在高动态环境下实现测量通信提出了迫切需求。为了解决大多普勒频偏扩频信号的快速捕获问题,提出了一种在频域并行搜索码相位及多普勒频偏的双频域快速捕获方法。采用双块补零算法将长的相关积分操作分割为多个短的相关积分操作,然后采用快速傅里叶变换进行圆周相关,大大节约了处理时间,利用频域圆周移位与时域载波剥离等价的原理,大幅提高了频率搜索效率。与时域相关算法和单频域计算方法相比,在捕获灵敏度不变的条件下,该方法将计算量减少90%,显著提高了运算速度,适合高动态环境下扩频信号的快速捕获。该方案应用于星载接收机平台FPGA实现,测试结果表明该方案可以在0.1s内完成±500kHz频偏下扩频信号捕获。

卫星信道模拟中高精度延时设计方法研究

针对星间链路卫星信道模拟的需要,本文提出了一种基于分数延时FIR滤波器的信号精密延时设计方案,并通过仿真分析了拉格朗日法与加权最小二乘法两种分数延时滤波器的延时精度,详尽对比分析了滤波器阶数、信号带宽、滤波器系数量化位宽等影响因子对延时精度的影响,统计列出延时精度与不同影响因子的关系对照表.根据不同时延精度需求,参照对照表可以快速合理地设计分数延时FIR滤波器的各项参数,最后通过仿真验证了设计的可行性.本文对合理选择分数延时滤波器方法、优化滤波器设计、节省硬件资源有着重要的指导意义.

地基导航系统高性能快速定位算法

地基伪卫星的基站固定,其对于静态或者低动态的用户缺乏快速的几何变化,需要较长的观测历元来实现定位解算.为了实现地基导航系统的精密单点定位的快速解算,针对该问题提出利用TIKHNOV正则化算法并与无人机搭载伪卫星平台来辅助地基伪卫星进行定位的方案.通过仿真验证,TIKHNOV正则化的加入能够在一定程度上提高模糊度解算精度,而空中伪卫星搭载平台的加入不仅能够使得定位结果快速收敛,并且能够提高模糊度浮点解的定位精度,两者相结合能够使得定位算法达到最优化.

基于MSP430F149单片机的温度监控系

本文介绍了采用温度传感器进行温度测量的原理以及msp430f149系列单片机的特点及性能,给出了该温度监控系统的设计方案,讨论了系统的进一步优化的问题。