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。

冲击波场高速数据采集系统

介绍了一种测试瞬态冲击波压力场的３２通道高速采集及实时处理系统。设计了由Ｉｎｔｅｌ４８６和ＤＳＰ（数字信号处理器）构成的三级ＣＰＵ分布系统，解决了多通道采样同步、自动触发、数据传输阻塞、实时处理等高速采集中的常见问题，为冲击波等瞬态信号的测试提供了一种切实可行的方法。由于采用了模块化设计思想，该系统的采集处理部分能够单独做为一套通用测试设备。

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DSP的宽动态范围莫尔条纹计数与精密细分技术

为莫尔条纹的计数与细分提供了一种基于 DSP(数字信号处理器 )的高速软件解决方案。它能有效的解决传统系统中计数电路与细分功能不能无缝匹配的问题 ,提高测量的准确性。由于采用了高速信号处理和闪烁采样技术 ,采用该方案的系统能处理宽动态范围的莫尔条纹信号。提供的实例能对从直流到1 MHz的莫尔条纹信号进行计数与细分 ,对于 1 μm光学分辨率的光栅测长系统来说 ,其相应的最高测量速度为 1 0 0 0 mm/ s,细分步长可以达到 nm级。

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.

双级闪耀光栅位移精密测量的傅里叶分析

采用傅里叶光学的理论对双级闪耀光栅位移测量原理进行了分析 ,导出了经光栅付衍射后光波的振幅和强度表达式 ,得出了位移测量公式 ,并指出形成的莫尔条纹为近乎理想的对比度极强的双光束干涉条纹 ,该结论与PostD的有关理论和实验结果完全一致。

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.

SDH骨干网并行加扰/解扰技术研究

研究了SDH扰码序列的性质,在此基础上提出了两种实用化的并行加扰/解扰方案:基于矩阵推导的并行加扰/解扰和一种新的基于查找表结构的并行加扰/解扰,并总结了这两种方案所各自具有的优势,为解决任意位宽和阶数的并行扰码/解扰器的实现问题提供了新的思路。

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 。

一种新型仪器用液晶显示控制器芯片的设计

针对液晶显示控制器SED1335的局限提出一种新的仪器用液晶控制器芯片的设计。该显示控制器内置双显示缓冲设计,显示缓冲采用双层映射,显著提高了显示数据的更新率,增加了显示数据的更新量。新型液晶控制器芯片逻辑用VHDL语言设计,编译形成IP核后,配置下载到低功耗FPGA芯片XC3S400中。这种液晶控制器芯片应用在手持数字存储示波器的显示模块中解决了液晶显示内容闪烁和波形更新率低的问题。

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。

非对称双光栅位移测量研究

简要介绍了非对称双光栅位移测量的基本原理和特点 ,并用多普勒效应的理论对其作了证明 ,最后进行了相关的实验研究。在实验研究中 ,对各种实验现象进行了分析 ,提出了莫尔条纹信号的形成原因 ,讨论了入射角的大小和两个光栅相对位置等光路布局的变化对莫尔条纹的影响 ,分析了影响莫尔条纹信号对比度的因素以及获得高对比度的方法。

同步数字体系骨干网的高集成度接入方法研究

针对解决同步数字体系(SDH)骨干网传输系统中通信节点的规模问题,提出了一种高集成度接入SDH骨干网的方法,该方法基于“单FPGA+多个光电转换模块”结构,在单片FPGA上可以实现多达20个通道STM-16速率等级信号的无缝接入,与已有方法相比,具有集成度高、低功耗、可靠性好和功能灵活配置等优点,该方法已成功应用在某型主干网通信系统中,应用结果表明,该方法可以实现完全符合SONET/SDH标准的并-串-光的发送和光-串-并的接收功能,大大降低了通信节点的规模,具有重要的实际意义和应用价值。

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。

混合信号处理器(MSP)开发平台的研制

介绍了一种新型的混合信号处理器（ADSP21msp58），并针对芯片集成化程度高、功耗小、处理速度快的特点研制了基于PC的开发平台。文中介绍了系统的基本构成和主要功能。最后对芯片的应用前景进行了分析。

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。