机舱环境5G信道传播模型及信号覆盖研究

针对机舱无线通信覆盖不全面、速度慢、不稳定等问题,该文基于射线跟踪方法构建了机舱环境第5代移动通信技术(5th generation mobile communication technology,5G)信道模型,并分析了信号覆盖能力及信道参数特性。首先,利用三角面元对真实的机舱环境进行三维几何重构,以降低射线跟踪方法获取信道参数的复杂度;然后,结合分簇算法构建5G信道传播模型,进而分析了机舱环境下5G信号覆盖和通信性能。仿真分析结果表明,簇功率偏移和簇时延偏移服从高斯分布,簇到达方位角和簇到达俯仰角偏移服从拉普拉斯分布,同时发现,机舱环境中的密集散射体是影响5G信号覆盖范围的关键因素。上述结论可用于机舱环境5G基站的无线通信信号覆盖预测和多径参数评估等领域。

北极航道短波组网通信效应及极区粒子沉降对其影响的研究

北极航道是指穿过北冰洋,连接大西洋和太平洋的海上航道,北极航道的快速发展对世界政治经济格局将产生深远影响。现有极区单台站短波通信易受极区恶劣空间环境因素的影响,可通率不高,无法对北极航道船舶的安全航行提供可靠保障。本文针对北极航道短波通信保障需求,搭建基于确定性模型的短波通信覆盖区评估理论框架,探究复折射指数射线追踪功率计算方法,进而评估北极航道短波组网通信效应,同时开展了高能粒子沉降等极区电离层扰动对北极航道短波传播效应影响的研究,旨在为短波组网北极航道通信效能评估与站网规划设计提供理论基础。

基于射线追踪的微蜂窝环境内组合位置无线信号特性研究

为了提高频谱利用率及减少传播过程的能量衰减,建立高效的信号传播模型来预测传播路径和接收处信号强度有着重要意义。针对微蜂窝环境,提出入射及反弹射线法建立二维射线追踪模型,并基于此分析该环境下不同发射-接收机组合的信号传播特性。结果表明:不同组合的距离和微蜂窝环境共同影响信号传播路径数量。距离接近并且拥有较好的反射环境的组合的传播路径数量更多,信号损失更少。研究成果能够为微蜂窝环境下的网络规划建设提供指导。

基于chirplet path tracing-VMD的变转速信号故障特征提取

针对变分模态分解方法在提取故障特征时处理非平稳信号能力不足的情况,提出基于线调频小波路径追踪(chirplet path tracing)的自适应改进变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)方法。该方法首先利用线调频小波路径追踪算法由非平稳信号得到估计转速变化曲线;其次对目标信号进行等角度重采样,通过转速变化曲线将信号从时域转化为角域;再次采用奇异值分解确定角域信号的降噪阶次,当该阶次自适应变分模态分解的分量个数后,对重采样信号进行变分模态分解处理;最后对分解后的各信号分量进行Hilbert包络谱分析,从而提取故障特征。通过对齿轮箱轴承故障进行仿真和实验验证,表明该方法能有效提取变转速信号的故障特征。

面向新一代铁路移动通信的网络规划技术研究

为了解决铁路移动通信网络规划成本高且效率低的问题,满足铁路智能无线网络建设需求,以京沈客运专线为场景,研究了2.1 GHz频段下基于高性能射线跟踪的5G铁路专用移动通信(5G for railway, 5GR)智能无线网络规划技术.依托参考信号接收功率(reference signal receiving power, RSRP)高性能射线跟踪仿真得到电磁波在特定环境下传播时的信道特性和路径损耗,进而精准预算无线链路的RSRP和下行传输速率;同时将规划问题建模为多目标优化求解问题,使用遗传算法对基站参数进行分级规划,在RSRP覆盖达标的前提下,最大化下行传输速率,智能输出基站工参最优解.仿真结果表明该技术可以满足RSRP覆盖率和最大化下行传输速率的规划目标,为后续实现精准高效的5G-R无线网络规划和优化提供仿真支撑和参考.

基于地震信号相似性的S变换域多次波压制技术

多次波压制是海洋地震数据处理的关键,如何保护一次反射波的同时高效准确地识别并压制多次波是地震资料处理的重点。笔者在共中心点(CMP)叠加压制多次波方法的基础上,基于CMP道集地震信号与叠加道地震信号的相似性特征在S变换域进行多次波压制。首先,利用多次波速度动校正并对CMP道集数据减去叠加道数据完成第一次多次波减除,此时,波场中残余的多次波以随机噪声的形式存在;然后,对减除多次波的地震波场应用一次波速度动校正,并以一次波速度叠加道为初始模型对CMP道集S变换谱进行相似性滤波完成第二次残余多次波去除。针对理论数据和实际数据进行了有效性测试,结果表明本文所提方法能够较好地压制多次波,提高反射波的成像精度。

一种脉冲重复间隔固定序列快速检测方法

针对脉冲混迭造成的脉冲重复间隔(PRI)固定序列检测以及PRI估计困难的问题,该文提出一种基于平面变换的PRI固定序列快速检测方法。该方法通过脉冲到达时间(TOA)对平面宽度的整数取余运算,只需1次时域变换处理即可生成PRI固定序列平面变换点迹的周期性图形(PGPTP);之后依据点迹图形模式的差异实现多个TOA交错的PRI固定脉冲序列的判定,并结合点迹图形纵向展开周期和平面宽度逐一估计出PRI值,进而实现密集信号环境下PRI固定脉冲序列分选。仿真实验验证了该方法的有效性以及高效、实用等优点。

印制电路板弯曲绕线对信号传输时延影响的研究

高速印制电路板(PCB)布线通过弯曲绕线的方式,实现PCB布线的物理等长,此方式对信号传播会造成时延影响。通过简单的串扰理论分析,根据不同走线的弯曲状况,使用网络分析仪测试了弯曲走线的时延;再使用电子设计自动化(EDA)仿真软件,对设计的弯曲绕线进行时延仿真验证;最后将仿真与测试的时延结果进行对比,发现仿真与测试的时延结果一致性较好,验证了使用软件进行信号完整性仿真结果的正确性。此结果对PCB实际工程设计有较好的指导意义,最后给出对PCB设计中处理此类弯曲绕线时的工程经验建议。

用于痕量检测微弱信号提取的锁相放大电路设计及实现

在分析了现代微弱信号检测的研究技术的基础上,设计了一种基于AD630芯片的锁相放大器电路,利用锁相放大器芯片内部的锁相与乘法功能,对参考信号与探测信号进行处理,实现了信号的锁相放大,通过合适的积分电路,实现了锁相放大器的设计。文章还对微弱信号的前置放大电路进行设计,从而提高了整个锁相放大器电路的整体性能。该电路成功应用于光纤痕量气体检测中,并实现了0.0001%浓度量级的一氧化碳痕量检测,提高了检测灵敏度,效果明显。

基于脑电信号溯源分析的观看3D电视导致大脑疲劳研究

随着3D电视显示技术的普及,观看3D电视产生的大脑疲劳问题越来越受到关注。初步探讨长时间观看3D电视导致大脑疲劳的机理。采集20名受试者(男女比例1∶1)分别连续观看1 h 3D或2D影片前后各5 min的脑电信号,并使用主观疲劳问卷量表评估被试观看前后的疲劳状况。利用希尔伯特变换的方法,分析脑电各通道信号之间的同步性,探讨脑电信号的空间特性,并对观看2D/3D电视前后脑电信号进行溯源分析。主观疲劳问卷量表评估发现,长时间观看3D电视大脑会出现显著疲劳症状(P<0.01)。脑电信号溯源分析发现,长时间观看2D/3D电视后大部分脑区各频段电流源密度有所减小,但统计结果无显著性差异(P>0.05)。然而,观看3D电视后,枕叶在β2频段电流源密度显著增强(P<0.01),且观看3D电视后枕叶显著增强部分与主观疲劳因子显著相关(P<0.01)。观看3D电视后与观看2D电视后相比,缘上回(BA40),枕叶(BA18,BA19)和中央后回(BA3)等与空间视觉信息处理相关区域在β1频段电流密度分布显著增强(P<0.05),处于相对较活跃状态。因此,研究结果可以推测,长时间观看2D/3D电视后大脑会出现疲劳症状,相比观看2D电视,观看3D电视会加大枕叶和缘上回等局部脑区的处理负担,这可能是长时间观看3D电视更容易产生脑疲劳的原因。

基于多道卷积信号盲分离的多次波自适应相减方法

本文将多次波自适应相减问题表示为一个多道卷积信号的盲分离问题.利用2D卷积核来表示预测多次波和实际多次波之间的差异,并采用分离出的一次波信号的非高斯性最大化作为优化目标,我们提出一种基于多道卷积信号盲分离的多次波自适应相减算法.为了求解上述非线性优化问题,所提方法将其转化为一个迭代线性优化问题,采用迭代最小二乘方法加以实现.由于采用了多道卷积信号盲分离模型,所提方法能够适应预测和真实多次波之间在时间及空间上的变化.通过对简单模型数据、Pluto数据和实际数据进行处理,验证了所提算法的有效性.

基于信号重构的地震道插值

在简要回顾几种插值方法的基础上 ,提出了基于信号重构的地震道插值方法。这种方法无需任何地质和地球物理假设 ,主要用于恢复缺失的地震道。本方法的基础是傅立叶变换理论和最小平方反演技术。文中给出了原理、算法、实现步骤及简要的流程框图。如果对变换域的参数进行规则采样 ,则该方法可以用高效、快速的算法来实现。本插值方法适用于规则和非规则采样的数据。文中给出了理论合成数据和实际数据的试验结果 ,并对结果进行了讨论。同时 ,本方法对于 AVO分析、DMO处理。

形变观测数据中短临前兆异常的追踪识别方法

以2012-06-24宁蒗5.7级地震前兆数据中出现的典型非正常变化信号为例,用多台、多测项观测资料对其属性进行联合追踪识别,排除仪器干扰、环境干扰、人为干扰,最终认定该非正常变化信号为震前短临异常。

提高扭转振动瞬态信号处理精度的方法研究

用测试扭振信号来分析轴系的各谐次幅值特性 ,研究扭转共振是解决由扭振产生故障问题的有效方法之一。针对发动机升降速过程扭振信号是瞬态时变信号 ,并存在低频滚振干扰 ,不能采用转速跟踪分析方法直接进行分析的特点 ,提出了将一次采样样本所包含的整周期数扩大一倍 ,加 Hanning窗进行转速跟踪分析的方法 ,消除了低频滚振的影响 ,大大提高了升降速过程扭振各谐次幅值分析精度。这种方法既能在试验台上测试分析发动机的扭振特性 ,也能测试汽车或船舶行驶或加速过程中的扭振特性。仿真和试验证明 ,除所分析的第一谐次幅值有较大的误差外 ,其余谐次幅值精度都很高 。

光盘道间距及其信道轨迹长度的测量

基于光盘的结构,将光盘抽象为一个反射光栅的模型,从而测出了光盘的道间距及信道轨迹长度.

GPS中频信号仿真及软件接收机设计

提出一种中频信号的软件仿真方法,通过对GPS L1C/A码信号的研究,分析GPS中频信号的数学模型。设计实现GPS中频信号仿真器,并以多普勒频率仿真、多径干扰仿真和噪声仿真为例对GPS中频信号进行仿真实验,为GPS软件接收机的设计与验证提供高效平台。在介绍GPS软件接收机原理的基础上,研究信号捕获、信号跟踪及导航电文解算的实现过程。将设计的GPS接收机的定位解算结果与NovAtel接收机实际测量结果进行比较。结果表明:软件接收机各功能模块算法正确,可以满足使用要求,具有良好的灵活性和可扩展性。

基于数字锁相环控制的硅微陀螺仪驱动模态分析与实验

为了有效控制硅微陀螺仪的驱动模态,采用基于数字锁相环的相位控制方案对驱动信号振动频率进行跟踪控制.首先,分析了硅微陀螺仪驱动模态的特点,提出了一种数字锁相环控制驱动信号频率的方法;其次,阐述了基于锁相环的硅微陀螺仪驱动模态闭环控制原理,并分析了锁相环频率控制的稳定性;然后,对锁相环控制的驱动模态频率变化和跟踪情况进行了仿真,验证了驱动频率动态跟踪特性;最后,设计了一种基于锁相环的FPGA数字电路控制方案,并制作成实际电路,同时,对硅微陀螺仪驱动模态的开环谐振频率驱动和闭环频率驱动进行了对比实验.结果表明,当温度在-40～60℃内变化时,该控制方案能够保证驱动频率时刻跟踪驱动模态谐振频率的变化,且跟踪相对误差为2.5×10-5.

锅炉承压管泄漏声传播时间延迟估计

电站锅炉内强背景噪声和炉膛、管道壁面的反射干扰,使声传感器阵列接收到的承压管泄漏声压信号的广义相关函数峰值模糊,甚至无法获得稳定的估计峰值,从而无法精确定位泄漏源位置。采用声场设计软件EASE构建了600 MW超临界锅炉模型,对泄漏声线的传播、衰减等进行追踪,计算出泄漏信噪比;采用系统冲击响应平方反向积分法与Sabine方法对炉膛混响时间进行计算;通过数值实验评估了相位变换(phase transformation,PHAT)、极大似然(maximum likelihood,ML)及改进的噪声条件下的相位变换(phase transform for noise,PTN)以及选择(SWITCH)算法的时间延迟估计性能。结果表明:在强背景噪声和混响存在情况下,SWITCH和PTN算法具有优越性。PTN性能略优于SWITCH算法,但需要泄漏混响与直达声能量比的先验知识,并且需要触发频点检测。

基于低秩张量补全的多声道音频信号恢复方法

多声道音频信号在r采集、压缩、传输过程中可能造成音频数据丢失,为了确保给听众带来更真实的听觉感受,该文提出一种基于低秩张量补全的音频丢失数据恢复方法。首先,把多声道音频信号表示为一个张量;其次,把张量补全作为一个凸优化问题建模,利用松弛技术和变量分离技术得到闭合的增强拉格朗日函数;最后,通过交替迭代方法求解得到恢复的音频张量。在不同数据丢失率的实验中,通过与线性预测、加权优化的CANDECOMP/PARAFAC分解方法进行对比分析,表明利用张量补全方法具有更高的音频信号恢复精度,隐藏参考和基准的多激励测试结果也显示低秩张量补全方法能够有效地恢复多声道音频的丢失数据,从而获得更好的听觉效果。

LIFT去噪方法在地震资料处理中的应用

对地震资料去噪处理的效果直接影响后续处理以及资料解释的精度。以往的去噪处理方法,在提高资料信噪比的同时也损害了有效信号,不能保存原始记录中有效信号的原貌。LIFT(linear interference filter tech- nique)去噪方法的原理是:首先从原始数据中求取信号模型道,并从原始数据中将其减掉,将噪声数据分离出来;然后对分离出来的噪声数据(含有高百分比的噪声和低百分比的有效信号)进行再次去噪处理,得到剩余数据(二次信号数据);最后将剩余数据与信号模型道进行数据重构。对重构数据的分析表明,LIFT去噪方法不仅可以提高地震数据的信噪比,还可以最大限度地保存原始数据中的有效信号。将LIFT去噪方法应用于大庆油田实际地震资料的去噪处理,对单炮记录去噪效果的分析表明,不仅有效信号得到了很好的恢复,一些在原始数据中肉眼观察不到的噪声在分离出来的噪声记录上也被很好地显示出来;LIFT方法去噪的叠加剖面与常规方法去噪的叠加剖面的对比分析表明,用LIFT方法去噪后,噪声得到了很好的压制,资料的信噪比得到了提高。同相轴的连续性增强了,剖面上能量横向分布趋于合理。