基于多线程的网络化数据采集系统软件设计

简要介绍了以 PC104 为核心的网络化数据采集系统的工作原理及其软件工作流程,详细分析了系统中担当网络数据传输任务的 PC104 模块及其软件设计的重要地位。根据系统的工作模式,阐述了 PC104 软件的设计目标并提出了其多线程解决方案。实践证明,Windows9x 操作系统的多线程机制及其线程间的同步技术能有效保证网络化数据采集系统安全可靠地运行。

超声回波信号解调及其包络相关时延估计算法

互相关函数法是脉冲法超声测距中最常用的时延估计算法,但窄带超声回波信号的振荡特性导致它们的相关函数在峰值位置近似作等幅振荡,从而为精确搜索相关函数的峰值带来困难,所以有必要对相关函数包络的峰值进行搜索.首先分析了超声回波信号解调的常规算法,然后提出了基于FFT的直接提取相关函数包络的快速算法.仿真与实验研究表明,该方法能精确提取相关函数的包络,在不增加计算量的情况下精确搜索到相关函数的峰值位置.

伪随机码超声扩频测距系统设计与算法

针对单脉冲回波方式的超声测距方法存在的缺陷,借鉴雷达中的脉冲压缩技术,介绍了基于伪随机二进制序列(m序列)的超声扩频测距实现方法.伪随机码与超声载波采用A SK(幅移键控)调制方式,介绍了伪随机码超声扩频测距硬件方案和超声测距时延估计模型.针对超声换能器带宽特性和单脉冲回波特点,分析了m序列参数设计方法.提出了一种基于FFT的伪随机码包络相关快速时延估计算法,该算法将信号解调与匹配相关融合,大大降低了运算量.实验表明,本文介绍的伪码超声扩频测距硬件方案和快速算法可在便携式超声测距系统中实现,并可在多基站超声定位系统中推广使用.

类GPS超声定位系统中几种定位算法比较

针对常规超声波局部定位系统的缺陷,介绍了类GPS超声定位系统及其工作原理.在获得定位物体与观测基站的估计距离后,详细推导了Gauss-Newton迭代定位算法.针对常规Gauss-Newton迭代定位算法不易于在DSP(Digital Signal Processor,数字信号处理器)中实现的缺点,介绍了三种定位算法:改变目标函数的Gauss-Newton迭代定位算法、相交圆弦线方法和最小二乘估计算法.仿真研究表明,在相同的观测误差和定位基站的情况下,改进的和常规的Gauss-Newton迭代算法的定位精度相当,而相交圆弦线方法和最小二乘估计方法的定位精度较低,但后两种方法计算量小,不涉及开方和迭代运算,从而更易在DSP中实现.

基于相关函数包络峰细化的高精度超声测距法

建立了超声测距时延估计模型,由于窄带超声回波参考信号与接收信号的相关函数在极值点附近具有慢衰减高频振荡特性,所以有必要将搜索直接相关函数的极值点转化为搜索相关函数包络的极值点.针对相关峰常规插值方法在多倍插值的情况下存在计算复杂、时延估计精度不高等缺点,结合超声回波信号的窄带带通特性和相关峰细化(F ine In terpo lation of Corre lation Peak)原理,提出了直接提取相关函数包络及包络峰细化方法,并分析了其计算复杂度.仿真与实验研究表明,该方法能大大提高相关函数包络峰值分辨率,适用于类超声回波信号的带通信号精细时延估计问题.

基于Windows图形环境的采集数据波形重建方法

在用户设置特定的时间分辨率和幅值分辨率的条件下,针对VisualC++6.0和C++Builder5.1等开发工具所带波形显示控件在重建采集数据波形时使用不灵活、显示速度慢等不足,在分析了Windows图形环境的情况下提出了基于MM_ANISOTROPIC坐标映射模式的正确重建采集数据波形的一种方法,利用此方法,设计了用于数据采集系统虚拟仪器软件的OsciActiveX控件,实践表明,Osci控件波形显示精确,具有形象逼真模仿实际示波器的效果。

大动态范围周期信号高精度频率测试方法研究

通过分析传统的测频法和测周法的缺陷,证明这些频率测试方法对低频和高频信号无法达到一致性的高精度频率测试指标要求,由此提出了基于电平采样的周期信号频率测试方法,并对该方法的适用条件及其测试精度作了分析。实践证明,在满足测试条件要求的情况下,该方法能达到极高的测试精度。

基于最小二乘估计的数据采集通道标定方法

由于数据采集通道受外界环境因素的影响,A/D转换器输出数值与输入模拟信号之间对应的理想数学关系式不再成立;为了得出输入信号与A/D输出数值之间的对应关系,在分析电路所采用器件电气特性的基础上,建立了数据采集通道的标定模型,并给出了基于最小二乘原则的模型参数估计方法;通过对直流电压信号的直流准确度和对正弦交流信号有效值的测试,证明了该模型的正确性和可行性。

基于USB2.0的发动机综合参数测试系统设计

介绍了基于USB2.0的发动机综合参数测试系统的层次结构及工作原理,详细讨论了数据采集模块、通信控制模块、仪器总线等系统硬件的功能及其设计,最后对系统软件结构、仪器驱动程序以及虚拟仪器软件的设计作了介绍.

一种实现大动态范围周期信号频率测试的方法

首先提出了实现大动态范围周期信号频率测试的两种方法 ,然后详细讨论了计数测频方法的设计框图及电路实现 ,并对实现电路的每个组成部分进行了详细深入的阐述 。

类GPS超声定位系统及其定位精度分析

针对常规超声局部定位系统的缺陷,介绍了类GPS超声定位系统及其工作原理。通过多基站距离估计算法获得定位物体与观测基站的估计距离后,详细推导了Gauss-Newton迭代定位算法并对其定位精度作了分析。理论分析表明,定位物体的定位精度与物体在空间中的位置和基站的几何布局有关。若基站几何布局已定,为获得较高的定位精度,应根据物体所在空间中的不同位置选择定位基站。根据PDOP(平面位置精度因子)在定位空间中的分布图,给出了以三个及以上基站进行定位时的基站选择原则。最后通过仿真验证了上述分析的正确性。

基于局域网的发动机综合参数测试系统设计

介绍了基于局域网的发动机综合参数测试系统的层次结构及工作原理 ,详细讨论了数据采集模块、通信控制模块、仪器总线等系统硬件的功能及其设计 ,并对系统软件控制模型、客户机与PC10 4之间的数据传输以及该测试仪器与其他具有网络接入功能的测试设备之间的互连作了阐述。

伪随机码超声扩频测距发射与接收电路设计

针对单脉冲回波方式的超声测距方法存在的缺陷,借鉴雷达中的脉冲压缩技术,介绍了基于伪随机二进制序列(m序列)的超声扩频测距实现方法。针对超声换能器带宽特性和单脉冲回波特点,对m序列参数设计及其与超声载波的调制方式作了分析。为提高超声波的作用距离,还研究了发射电路的优化设计问题。

类GPS超声定位系统中观测数据的几何约束处理方法

介绍了类GPS超声定位系统及其工作原理,如果超声传感器受到外界环境振动冲击或者外界干扰声源的影响,那么通过距离估计算法得到的定位物体与定位基站的观测伪距就可能出现野值,针对上述问题,以距离几何学中的Blumenthal嵌入定理为基础,建立了一种以两个和三个基站进行定位时的观测数据几何约束处理方法;理论分析与仿真结果表明,通过该方法可以剔除掉观测数据中的野值,从而为定位物体的位置估计提供更加有效的观测数据。

类GPS超声定位系统及两基站定位性能分析

介绍了类GPS超声定位系统及其工作原理,给出了两基站定位的解析算法并对其定位精度作了分析。理论分析表明,目标的定位精度与它在空间中的位置和基站的几何布局有关。在基站几何布局一定的情况下,为获得较高的定位精度,应根据目标所在空间中的不同位置选择不同的定位基站。根据PDOP(平面位置精度因子)在定位空间中的分布图,给出了两基站定位时的基站选择原则。最后通过仿真验证了上述分析的正确性。

类GPS超声定位系统及其多基站距离估计算法研究

针对常规超声波局部定位系统的缺陷,介绍了类GPS超声定位系统及其工作原理.建立了超声扩频测距时延估计模型,根据此模型提出了一种基于FFT的单基站距离估计快速算法.根据多基站接收信号的特点,在单基站距离估计算法的基础上,介绍了一种基于短时傅立叶变换(STFT)的多基站距离估计算法.实验研究表明,在获得发射信号载波频率先验知识的情况下,多基站距离估计算法运算量不大,并能精确得到距离估计值,从而为小车的精确定位奠定基础.

基于多DSP并行处理的发动机综合参数测试系统设计

为了实现发动机动态参数的综合测试、实时在线检测和故障诊断,综合考虑其通用性和专用性,提出了一种基于多DSP并行处理和虚拟仪器技术的新型发动机综合参数实时测试系统设计,重点阐述了系统的硬件结构和软件框架设计,并对系统实时、远程故障诊断进行了探讨。系统的实际应用,显著提高了测试精度和工程试验效率,同时也为发动机在线实时监测和故障诊断提供了可靠保障。

基于功率倒谱的超声测距时延估计方法研究

基于互相关函数的时延估计方法是脉冲法超声测距中最常用的算法,但窄带超声回波信号的慢衰减高频振荡特性导致它们的相关函数在峰值位置近似作等幅振荡,从而为精确搜索相关函数的峰值带来困难。首先建立了超声测距时延估计模型,然后提出了一种适用于超声测距的基于功率倒谱的时延估计新方法。仿真与实验研究表明,该方法在高信噪比下可以精确得到时延估计值,同时避免了超声回波信号的慢衰减高频振荡特性对时延估计带来的影响。最后对该方法的优点与不足作了说明。

类GPS超声定位系统中自主导引小车动态定位算法

针对自主导引小车(AGV)常规超声波局部定位系统的缺陷,提出了类GPS超声定位系统并阐述了其工作原理。研究了小车动态情况下与定位基站的距离估计问题,在获得AGV与定位基站的观测距离后可通过Gauss-Newton迭代定位算法获得小车空间位置的粗估计值。仿真结果表明,将上述获得的粗估计值序列经过卡尔曼滤波器进一步处理后,可提高AGV动态定位精度和速度的估计精度。

基于数据压缩的旋转机械振动监测系统研制

旋转机械振动监测向智能化、系统化、早期化、网络化方向发展,以多种类、多通道、大动态范围传感器信号程控调理、高速、高精度连续采集、实时测试数据压缩的高性价比ATS为研制目标,借鉴VXI/PXI技术,基于ISP/FPGA、多SHARC DSP并行处理技术、全数字化测试技术等,详细介绍了开放型、模块化ATS各功能模块的设计与开发,在发动机等大型旋转机械综合测试中取得了良好应用效果,在高端智能仪器、军用ATE等领域具有广泛的适用性和可移植性。