多功能可重构电磁信号发射接收及处理技术

针对导航增强、通信、雷达探测、电子侦察和干扰综合多功能一体化载荷系统对硬件通用化、功能软件化和资源虚拟化的需求,实现最大限度资源复用与共享,提出了低剖面、超宽带宽角扫描、极化可重构的综合孔径技术,基于射频全链路可重构架构和三维异构集成的综合射频微系统技术;基于硬件进程实现超异构计算资源灵活调度和动态管理技术。该文提出的综合多功能一体化电磁信号发射接收处理架构和关键技术,为未来分布式多域智能网联电子系统的软件化、虚拟化和智能化提供技术基础。

全孔径超宽带宽角扫描有源相控阵天线系统

研究了一种全孔径紧耦合超宽带宽角扫描有源相控阵天线系统设计方法。通过威尔金森功分电路同时激励两个镜像对称偶极子单元,在不组阵方向阵列边缘采用延长型偶极子,消除了截断效应的影响,有效降低低频段的有源驻波,在组阵方向采用垂直金属壁取代哑元作为宽角阻抗匹配层的支撑,实现了天线阵列的全端口馈电。为满足大瞬时带宽及宽角扫描的需求,T/R组件射频链路采用了移相器加频率不敏感的延时器,改善了瞬时大带宽在大角度扫描时的波束空间色散及波形时间色散性能。将超宽带宽角扫描阵面、散热器、T/R组件、波控电源板及后盖板进行堆栈式高密度集成,研制了1×10全端口馈电的超宽带有源相控阵整机。测试结果表明,该阵列天线可跨4倍频程工作,扫描范围可以达到±45°,瞬时工作带宽可覆盖有源相控阵天线系统全频段,对实现综合多功能软件定义卫星在轨演进、降低成本、提高灵活性具有重要意义。

一种基于ZYNQ的软件可定义嵌入式平台主控板设计

本文设计一种基于VPX结构的主控板,用以实现对整个VPX平台的管理与数据交互。主控板以ZYNQ为主芯片,ZYNQ芯片集成了Cortex-A9双核ARM和FPGA。可实现板卡间SRIO数据交换、板卡间千兆以太网通信、通过SPI配置其他卡以及实现子卡的动态可重构等。本文最终完成了主控板的设计和测试,为后续VPX整机平台设计提供了配置通路、通信链路、数据交互等的研究基础和硬件支撑。软件可定义嵌入式平台在未来6G基站~([1])、软件定义卫星~([2])、软件定义雷达~([3])等领域均有广泛应用,为了适应不同的功能需求,需要嵌入式平台具备灵活的动态重构能力。

局部动态可重构FPGA进程式调度系统设计与实现

针对6G时代多样的边缘计算要求,基于FPGA上的可重构技术可以实现更低的时延同时提供多样性的服务。基于局部动态重配置的思路,使用ICAP接口对FPGA资源进行重新配置,从而实现FPGA逻辑上的局部动态可重构方案。借鉴操作系统中软件进程管理的思想,基于Linux操作系统中引入硬件进程的概念,这样可以将一整块FPGA资源划分为多个小的FPGA资源块,每一个小的可重构的FPGA资源块都可以抽象成为一个硬件进程,硬件进程实际并不运行在CPU上而是运行在FPGA逻辑资源区域中,在操作系统上只是硬件进程的软件语言描述。由此,设计出CPU加FPGA的硬件方案来实现局部可重构系统,并在Xilinx公司Zynq系列芯片上进行了验证,将FPGA硬件资源进行进程式调度以及资源分配,大大提高了FPGA硬件资源的利用率以及灵活性。

STRS系统异构处理器通信中间件的设计与实现

针对空间通信无线电系统(STRS)异构处理器间通信存在的实时性不高、冗余度较大、无法故障恢复等问题,将分布式数据分发服务(DDS)中间件技术引入到STRS架构中,实现STRS异构处理器波形应用组件之间基于发布/订阅模式的通信中间件。在完全兼容STRS标准规范的前提下,有效地提高了基于STRS的通信系统消息传递的实时性,降低了系统的复杂度和冗余度,提高了开发效率,节省了系统的开发和维护成本,实现了全局和局部模块的动态重构。

基于阵列流型盲辨识的MIMO雷达二维DOD和二维DOA联合估计

MIMO(Multiple Input Multiple Output)雷达基于分集增益理念,使其相对于相控阵雷达,在目标探测、参数测量、多目标分辨及干扰识别和抑制等方面具有明显优势.目标角度估计是雷达目标参数测量的核心内容,也是雷达对空域目标进行定位和跟踪的前提.本文基于双L型阵列,提出了一种高精度低复杂度的双基地MIMO雷达二维离开角和二维到达角联合估计的新算法.通过对匹配滤波后的阵列接收数据进行子空间分解,实现了阵列流形矩阵的盲辨识,进而获得目标二维到达角和二维离开角的闭式解.所提算法估得的收发四维角(二维离开角和二维到达角)能够自动配对,与2-D ESPRIT(Two Dimensional Estimating Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques)算法相比,运算复杂度约是其三分之一,角估计性能相当.仿真实验证明了所提算法以较低的运算复杂度,实现了对目标收发四维角的高精度联合估计.

阵列单通道轮采式快速高精度定位算法

基于随机理论和多级维纳滤波(MSWF)思想,提出了一种均匀圆阵列单通道快速高精度测向定位算法。该算法只用一个接收通道,与多接收通道相比,在系统成本和复杂性方面具有显著的优势,并且避免了通道间幅相不一致导致算法性能下降的问题。该算法无需对阵列接收矩阵进行特征分解,减轻了星上处理器的运算负担,星上高精度测向定位的实时性得到保证。仿真实验验证了该算法的可行性和有效性。

双基地多输入多输出雷达收发四维角联合估计

基于收发分置双L型阵多输入多输出雷达,提出了利用阵列接收数据的互相关去噪特性,进行目标辐射源收发四维角高精度联合估计的新方法。通过对匹配滤波后的阵列接收数据进行重构和互相关操作,可有效消除空间噪声影响,提高角度测量精度。将收或者发二维角的联合估计转化为两个一维估计,且只需对低维度矩阵进行特征分解,减轻了运算负担。利用特征值求取收或者发俯仰角,利用相应的特征向量构造出的虚拟阵列响应矩阵求取与其自动配对的收或者发方位角。仿真实验表明,该算法以较低的运算复杂度,实现了对空域多目标收发四维角的准确估计,估得的收或者发二维角能够自动配对,在低信噪比和短采样数据情形下,具有优良的角度估计性能。

基于光电混合的超宽带一体化接收处理技术

面向超宽带、高灵敏度、复杂电磁环境下的多信号接收处理需求,提出了基于光电混合的超宽带一体化接收处理方案。与传统的微波接收方法相比,采用微波光子信道化统一中频变频接收通道,发挥光子技术在并行、复用、小型化集成等方面的优势,在光域上完成对超宽带微波信号信道化滤波和下变频处理,节省了众多微波器件和电缆,减轻了系统重量、体积和功耗,增加了信号截获概率,实现在大带宽内同时处理多个窄带和宽带信号的能力,增强了系统可靠性,提升了系统效率。采用数据缓存加多级数字信道化处理方案,缓解高速采集数据与实际信号处理芯片在数据吞吐量、运行速度等的不匹配,能够满足大小带宽信号的输入,克服了单级信道化同时处理宽窄信号的性能不足。该文提出的方案,尤其适用于侦干探通多功能一体化载荷和6G卫星通信系统对于超宽带电磁信号的统一接收处理。

双基地多入多出雷达收发方位角联合估计算法

基于多项式求根理论,提出了一种高精度双基地多入多出(Multiple InputMultiple Output,MIMO)雷达收发方位角联合估计算法.该方法通过多项式求根和极小特征矢量法获得二维收发方位角的估值.所提方法无需运算负担繁重的二维伪谱峰值搜索,估得的二维收发方位角由于特征值和特征矢量存在一一对应关系能够自动配对.算法通过链接匹配滤波后的阵列接收数据,产生了虚拟阵元效应,扩展了有效阵列孔径,使得可检测信源数目成倍增长,算法的空间角分辨率更高,角估计性能更优,有效测角范围更加宽广,稳健性更好.仿真实验证明了所提算法的有效性和实用性.

非圆信号快速高精度二维测向算法

针对窄带非圆信号,提出了一种基于共轭梯度迭代搜索的快速高精度二维来波方向估计算法。利用非圆信号椭圆协方差矩阵非零特性,将阵列接收数据矩阵共轭重排,增加了阵列自由度,扩展了阵列有效孔径,提高了多信号检测能力,改善了阵列测向性能。对扩展后的阵列接收数据利用共轭梯度迭代搜索方式求得信号子空间,避免了多次求解样本协方差矩阵及其特征分解过程,显著降低了运算复杂度。仿真实验验证了所提算法的有效性和实用性。

空中运动目标无源定位测速精度分析

对运动多站无源定位系统,考虑存在观测站位置及速度误差情况下空中辐射源位置及速度估计的精度分析问题,通过对定位和测速精度的理论推导和仿真确定了影响定位和测速精度的因素,并给出了各因素在不同测量误差情况下的定位和测速精度分布图。所给出的结果可应用于无源定位测速系统的设计。

晶闸管智能模块中的微型霍尔电流传感器的设计

传感器在系统中担负着采集信息的重要任务,传感器准确度和可靠性的高低,决定着该系统的成败。介绍了一种利用砷化镓霍尔元件设计的微型霍尔电流传感器。首先对磁路原理进行了分析,并根据此原理设计了满足大电流、小体积要求的磁芯,介绍了霍尔电流传感器的工作原理,并设计了放大整流电路,对电路各个部分做了介绍,特别是对补偿霍尔元件的温度漂移电路作了详细的介绍。最后列出实验结果。该传感器具有体积小、准确度高、线性度好、灵敏度高、功耗低、电路结构简单等优点。

图书馆管理创新策略探究

图书馆是现代公共服务的重要构成单位,在完善国民终身教育体系、塑造社会文化环境方面发挥着重要作用。阐述了图书馆管理创新的必要性,分析了图书馆管理的现状,提出了图书馆的创新策略,包括优化文献资源建设、加强人力资源建设、提高业务水平等。

一种基于短采样数据的快速超分辨SSMUSIC算法

基于多级维纳滤波(MSWF)理论,针对跳频通信或突发短时通信等情形下所造成的短采样数据,提出了利用CSA MSWF和Lanczos Algorithm快速实现在有限数据长度相较经典MUSIC算法角度估计性能更优、角度分辨率更高、算法鲁棒性更好的SSMUSIC算法。本文提出的MSWF SSMUSIC方法,不仅保持了SSMUSIC算法在短采样、低信噪比情形下角度估计性能更优、角度分辨率更高、算法鲁棒性更好等优点,而且避免了SSMUSIC算法为求得信号子空间、噪声子空间、协方差矩阵信号部分所对应的大特征值及噪声功率的估计而必须对高维协方差矩阵进行特征分解所带来的大的计算量的问题,扫除了SSMUSIC算法在短数据情形下由理论走向实际工程应用的主要障碍。仿真实验证明了该方法的有效性和可行性。

数字式软起动器的模块化

采用单片机控制的移相触发调压型模块化软起动器,能控制电动机平滑起动,减少起动电流,避免冲击电网,同时也有效地减小了电动机的起动损耗。另外采用了断电数据保护,避免了重复操作。

上海地区超低能耗居住建筑的机电能源系统设计与技术研究——以上海市宝山区某项目为例

“双碳”背景下,随着建筑节能标准的提升,在超低能耗建筑设计中,机电能源系统的设计不但需要满足居住环境参数指标,还需要满足当地政府出台的相关节能建筑的细则标准。本文以上海市宝山区某项目为例,研究了上海地区出台的相关超低能耗居住建筑的政策,提出了经济性与能耗控制平衡法作为机电能源系统设计方法,并以新风系统的设计实例分析了该方法的设计流程、设计要点和方案,同时得出空调系统,可再生能源,照明和电梯三部分的设计要点和方案。