基于独立分量分析的波束空间波达方向估计算法

波束空间变换是波达方向估计算法中重要的预处理方法,该方法适合大阵列、小信号源数的场合,可以有效降低运算量。但是目前存在的波束空间类DOA估计算法大多需要预知信号的大致来向,同时对阵型有要求。为了解决上述问题,提出一种基于独立分量分析的波束空间DOA估计算法,使用独立分量分析方法获得波束形成变换矩阵。该算法对阵型无要求、无需知道信号来向并且具备较强的角度分辨能力。仿真实验验证了有效性。

高角度分辨率的信源分离算法

传统的波束形成算法在期望信号和干扰信号来向相近的情况下性能下降,不能很好地完成信源分离,针对此问题提出了一种高角度分辨率的信源分离算法。首先选取一种适合任意阵型的AR模型预测方法进行阵列扩展,然后利用基于独立分量分析的鲁棒性分离算法完成信号分离,通过结合阵列扩展和盲源分离的优点,本文提出的分离算法在不增加实际阵元数目的前提下具备比原阵列更高的角度分辨率。实际数据测试表明提出的算法能够在9元均匀圆阵上分离方位角来向间隔为0.5度的信号。

强干扰下的盲波束形成算法

针对恒模波束形成算法在干扰信号功率较强的情况下不能收敛到期望信号的问题,提出了一种基于独立分量分析的盲波束形成算法。该算法应用独立分量分析的方法来分离阵列接收信号,通过期望信号来向约束分离向量使其收敛到期望信号,算法在强干扰信号情况下能够收敛到期望信号、对非恒模信号有效并且运算量适中。理论分析和仿真实验表明提出的算法在强干扰和幅相误差存在的情况下相比恒模算法性能优越。

可远程自校准的分布式组网无线微振动测试仪研制

为满足文化遗产地的微振动环境监测需求,设计了可远程自校准的分布式组网无线微振动测试仪。通过测试仪硬件电路、固件程序、封装结构的合理设计,以及测试仪的校准试验和在敦煌莫高窟的现场试验,验证了设计的无线微振动测试仪具有无线分布式组网、集成度高、远程自校准、同步采样、自动定位、灵敏度高等特点,能够满足世界文化遗产地对微振动环境的长期大范围监测需求。该测试仪已经在敦煌莫高窟的风险预警系统中使用。

基于独立分量分析的盲波束形成算法

介绍了在信号来向和阵列流型未知情况下进行波束形成的常用方法,阐述了盲波束形成的恒模算法和高阶累积量算法。提出了基于独立分量分析的盲波束形成算法,结合目前阵列信号处理系统中的实际问题对基于恒模、高阶累积量和独立分量分析的盲波束形成算法进行了仿真比较。理论分析和仿真实验表明,基于独立分量分析的盲波束形成算法在强干扰信号、信号来向相近和收敛速度等方面性能优越。

压电式压力传感器动态特性补偿技术研究

针对近爆区冲击波压力测试中压电式压力传感器因动态特性不佳造成信号畸变之问题,通过激波管动态校准试验,分析传感器动态特性;对造成动态测试误差的主要因素,利用动态补偿技术设计数字补偿滤波器,对传感器爆炸信号进行补偿处理。结果表明,该方法能有效减小动态测试误差、提高近爆区冲击波压力测试精度。

电磁屏蔽室屏蔽等级和测量方法研究

电磁屏蔽室的屏蔽效能检测是衡量和判定屏蔽室等级的主要手段,因此正确选定其依据的屏蔽等级和测量方法的标准非常重要。文中对现行电磁屏蔽室屏蔽效能等级和测量方法的相关标准进行了梳理和对比,为在实际测量和确定屏蔽室等级时正确选定恰当的标准提出了可供参考的意见。另外结合工程实际,对屏蔽室单点与多点接地、绝缘、屏蔽门的设置等问题进行了讨论。

低信噪比下增强型解码转发协作的性能分析

研究了接收节点将其译码状态反馈给其他节点这一增强性手段对解码转发协作的性能改善情况。推导了低信噪比条件下,增量中继、选择中继的中断概率和吞吐量表达式,给出了中断概率的三阶近似式。结合增量中继、选择中继的各自优点,提出了一种联合中继模式。理论分析和数值仿真表明,提出的联合中继模式在中断概率和吞吐量2个方面性能优越。

光纤法布里—珀罗腔式冲击波压力传感器及其应用研究

详细介绍了光纤法布里—珀罗(F-P)腔式压力传感器的工作原理,对研制的光纤F-P腔式传感器进行了详细的静态和动态性能标定实验,结果表明:研制的光纤F-P腔式冲击波压力传感器线性好、响应快、抗电磁干扰,并成功应用于化爆实验中的爆炸冲击波压力测量,取得了较好的测试效果。

适于FPGA实现的相关干涉仪测向算法研究

相关干涉仪测向算法的应用广泛,使用FPGA能够解决其应用DSP很难实现宽带信号的实时测向问题。介绍一种适于FPGA实现的相关干涉仪测向算法——最小间距法。与使用相位差值进行相关处理的传统相关干涉仪不同,最小间距法不需要求解来向信号的相位差,并且该算法摒弃了传统算法中求解相关系数的设计思路,引入求取空间点最小距离的方法来获取信号来向,降低了算法复杂度,减少了FPGA内部逻辑资源的使用。

PVDF压电系数d_(31)受温度影响的试验测定

为获得PVDF薄膜压电系数d31在不同温度时的值,采用了准静态拉伸的直接测量技术。简要介绍了准静态拉伸的测量方法及其试验装置,给出了试验结果。通过试验,精确地测定了PVDF在温度范围为-20～+70℃内压电系数d31的值,同时试验也表明,准静态拉伸测量薄膜压电特性的试验方法简单可靠,测量结果合理。

莫高窟壁画裂隙萌生特性试验研究

敦煌莫高窟壁画长期受到外界微振动环境的影响,部分出现了裂隙病害,为此有必要深入开展壁画裂隙萌生特性的研究,为壁画的保护和修复工作提供科学依据和技术支持。针对莫高窟壁画地仗试件开展了四点弯曲抗拉试验,并利用数字图像相关技术实时测量了试件表面的全场应变变化与分布情况,分析了地仗在承受拉力破坏时裂隙萌生特性,给出了壁画所能承受的极限应变。同时,研究了试件缺陷、加载方式、疲劳次数等对试件的承载力与极限应变的影响。研究发现,莫高窟壁画裂隙萌生甚至一定程度的扩展并不会影响洞壁结构的承载力;壁画地仗的固有缺陷会导致壁画在缺陷处及其附近出现裂隙病害的风险加大;壁画地仗中添加的麻等纤维使其具有非常好的塑性和抗疲劳性能,只要在疲劳极限内就不会萌生裂隙。为了避免壁画产生裂隙病害,壁画地仗的最大正应变要严格控制在0.40%以内。

无线微振动监测系统设计及在敦煌莫高窟的应用

敦煌莫高窟是我国四大石窟之一,由于游客走动、交通工具、机械施工等引起的振动会对洞窟内文物造成损伤累积等不利影响。为实现敦煌莫高窟内微振动的实时监测,采用无线振动传感测试仪组建分布式的无线微振动传感网络,解决微弱振动信号的传感检测、无线分布式振动信号采集、窟区及洞窟内部的无线信号覆盖、微振动监测及风险预控一体化软件等关键技术难点。该系统的构建可以实时监测莫高窟的微振动环境,全面分析评估振动对文物的影响和损害程度,在周围环境出现突发超阈值振动时发出预警信息,通过对莫高窟内振动环境的调控,减小振动对文物的影响,对敦煌莫高窟的文物保护具有重要意义,同时对其他世界文化遗产的保护也有一定的示范作用。

打击力测试传感器设计及试验研究

为解决锻锤打击力测试难题,文章采用孔辐剪切应变式结构设计技术,研制出用于打击力测试的传感器样机;系统地介绍了传感器结构设计基本原理及主要特性,对传感器进行了校准及碰撞试验台上的跌落冲击实测试验。结果表明,传感器具有较高的测试精度和良好的动力特性,能够实现打击力动态负荷的有效测量,不仅能用于锻锤设备的打击力测试,也可作为锻锤打击力检验工具或用于锻锤控制装置以提高锻打精度。

非对称前向译码协作的性能分析和参数优化方法研究

研究了基于并行编码的非对称前向译码协作的中断概率性能以及节点相对位置、功率分配和时隙分配等参数的联合优化问题。结合理论分析和数值仿真,提出了一种简化参数优化方法。仿真表明,这种简化方法性能较好地逼近了联合优化方法的性能,相对于对称前向译码协作有明显的分集增益。

一种双面感压式光纤土压力传感器

针对现有的光纤光栅式土压力传感器易因光栅受力不均匀而导致光栅反射谱展宽甚至出现啁啾而降低测量精度等问题,基于菱形金属框架结构和金属化光纤光栅设计制作了一种双面感压式土压力传感器,将光纤光栅直接焊接固定在菱形金属结构对角线的两端,通过菱形金属结构将外界压力放大后作用于光栅两端,使得光栅栅区始终处于悬空且均匀受力状态,避免了光栅受力不均匀导致的光谱展宽及啁啾现象,采用焊接工艺避免了胶粘带来的蠕变、老化、失效等问题,保证了传感器较高的测量精度和较好的长期稳定性。理论分析和实验结果表明,研制的光纤式土压力传感器波长-压力灵敏度系数约为624 pm/MPa,量程为3.5 MPa。

基于Zynq的大动态冲击波超压测试系统设计

针对实战演练过程中,冲击波超压大动态获取的需求,开展了基于Zynq的多通道多量程复合式冲击波超压采集存储系统设计。首先,以Zynq-7000系列SOC为核心,设计了传感器调理电路,四通道20 MHz采样率采集系统,基于D-LMS的实时自适应降噪模块和DMA高速存储模块;其次对AD采集、片上自适应滤波等模块进行了仿真验证;最后在外场进行了试验验证,结果表明设计的大动态冲击波超压测试系统,能有效获取冲击波超压信号,该成果能够为大威力新型压制型武器的动态毁伤评估提供理论支撑。

无线量测系统在大当量静爆测试中的应用

大当量静爆威力试验中待测物理参数多、传感器布设区域广、人员安全距离远,给引线电测系统和存储测试系统带来诸多困难。该文研制基于WI-FI的爆炸效应无线量测系统,由数据采集仪、无线组网设备等组成。数据采集仪具备信号调理、数据采集和存储、无线通信、高精度同步等功能;无线组网设备支持802.11n/ac协议,发射功率高,内置高增益定向天线。通过大当量静爆威力试验验证系统的可靠性。整个系统能够实现远程无线管理、多设备高精度同步采样、数据高速率无线传输、大范围分布式布设,可提高静爆威力测试效率。

一种F-P光纤爆炸压力传感器设计

设计了一种支撑式光纤法布里—珀罗(F-P)爆炸压力传感器,传感器采用支撑式结构,采用三波长法进行解调,量程50~500 MPa。压力加载试验表明:研制的F-P压力传感器线性度较好,回程误差小,具有较高的频响特性,在实际的爆炸测试中不受电磁干扰影响,可用于爆炸动压测量。

多用户协作和中继的性能分析与比较

以蜂窝网的下行线路为例,描述了不采用协作、多用户协作、基于最优用户选择的多用户协作、多中继协作和基于最优中继选择的多中继协作等五种模式的具体场景和时隙分配示意图,给出了五种模式下的基站和目的用户之间的互信息和一帧内所消耗的总能量。对五种模式下中断概率进行了数值仿真。理论分析和仿真结果表明,多用户协作能获得较大的分集增益,而多中继协作的能量效率较高。信噪比受限条件下,无论多用户协作还是多中继协作,采用协作选择技术后,能量效率更高。