混沌二进制序列的伪随机性和复杂性分析

分析和讨论了由经典的Lorenz混沌系统和Chebyshev映射所生成的二进制序列的伪随机性和复杂性,采用T.Kohda混沌二进制量化算法,将混沌系统所产生的实数序列转换为相应的二进制序列;从统计检验、自相关性、频谱、Lempel-Ziv复杂度和近似熵等多方面对序列的伪随机性和复杂性进行定量分析。统计分析结果表明对由混沌系统所产生的有限二进制序列逼近Lem-pel-Ziv意义的随机序列,它具有较高的伪随机性、复杂性和非周期性,但是序列的伪随机性和复杂性并不随序列长度的增加而提高,在近似熵评价指标中呈显出降低的趋势。同时,作为伪随机源,Lorenz混沌系统略比Chebyshev映射好。

基于伪随机二进制序列的阻抗谱快速重构及其在电化学能源领域的应用

阻抗谱的应用范围越来越广,其传统测试方法耗时长的问题也日益突出.提高阻抗谱测量速度的各种尝试中,合成宽带激励信号和设计高效率估计算法被认为是最具潜力的解决方案,由于伪随机二进制序列(pseudo-random binary sequence,PRBS)具有功率谱平坦和易生成等优点,它在阻抗谱快速测试中具有独特优势.本文综述了快速阻抗谱测试中三个核心问题:PRBS信号类型、不同快速算法及其在电化学能源领域的典型应用.对于PRBS信号类型,即最大长度序列信号、混合PRBS、离散区间二进制序列和正交PRBS,本文讨论了它们各自的特点和应用范围;对于不同的PRBS激励信号的快速算法,即离散傅里叶变换/快速傅里叶变换、小波变换、快速m序列变换、基于系统辨识的参数估计算法以及这些算法各自的特点和应用范围,本文进行了深入的分析;对于PRBS阻抗谱快速测量的应用,本文以铅酸电池、锂离子电池、质子交换膜燃料电池和超级电容器等电化学能源为例,验证了其应用的可行性.为促进技术的进一步完善,本文总结和分析了PRBS阻抗谱快速测量存在的挑战,并提出了克服这些挑战所必需的未来研究方略.

伪随机二进制序列探地雷达主控系统设计

提出了利用伪随机二进制序列(PRBS)实现深层探测的探地雷达主控系统的设计方案,同时完成了该主控系统的硬件设计任务。主控系统由单片现场可编程逻辑阵列(FPGA)来实现,集成度较高。通过实验验证,该主控系统能够完成系统发射信号产生,定时信号产生,回波信号采样,数据传输,参数控制等功能,满足设计指标要求。

基于伪随机二进制信号的电池阻抗测量

利用伪随机二进制信号为电池系统的激励信号,测得相应的输出端电压。在考虑温度和老化等因素对电池阻抗频域特性影响,注入不同幅度的电流信号,实现电池阻抗实时快速测量。在搭建的实验测试平台上进行验证,结果表明,相比传统电化学阻抗谱测量技术,采用伪随机二进制序列信号进行阻抗测量方法快速简单。它能够有效实时地对非线性电池系统进行辨识,较为准确地测量在不同环境下电池阻抗动态变化。

伪随机编码源电磁响应的精细辨识

与传统阶跃源激励方式相比,采用m序列伪随机编码对发射源波形进行编码,提高了电磁探测的深度和分辨能力.然而受这种编码源发射波形自相关旁瓣效应的影响,使得对大地冲激响应的精细辨识效果受到一定限制.为了解决这一问题,在以往相关辨识方法研究的基础上,进一步考虑发射自相关旁瓣的影响,首先提出一种由收发互相关中高精度提取大地冲激响应的数学方法;然后通过数值模拟给出了m序列编码源大地冲激响应的精细辨识结果;同时对以m序列为发射波形的勘探系统相关参数选择进行了分析;最后利用本文提出的方法对野外实测数据进行辨识处理,通过与其他EM方法结果进行对比,证明了本文提出方法的可靠性.

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.

伪随机码超声扩频在声学测温中的应用研究

声学测温技术中声波飞渡时间的测量是提高温度测量精度的关键。为了提高声波测温装置在锅炉强背景噪声下的抗干扰能力,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的超声扩频测声波飞渡时间方法。利用信号处理技术中的互相关函数分析方法,计算声波发射端和接收端两路信号之间的时间延迟。在实验室加背景噪声的条件下,对声波时间延迟估计进行了实验研究。实验结果表明:伪随机码超声扩频测量飞渡时间具有较高的准确性、稳定性和抗干扰性能,该方法对提高声学测温精度具有实际意义。

基于液压伺服阀动态特性测试的改进型逆重复伪随机算法

运用一种改进型的逆重复伪随机算法, 结合先进的VXI总线仪器, 成功地实现了液压伺服阀动态性能的测试,实践证明了这种方法的有效性。

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。

一种超高速太赫兹测试信号产生器的设计

太赫兹通信系统具有极高的数据率特性,对测试环境提出巨大挑战.本研究实现一种伪随机二进制序列(pseudo-random bit sequence,PRBS)发生器,能够支持正交相移编码(quadrature phase shift keying,QPSK)调制模式,实现在QPSK调制模式下高达40 Gbit/s码率的数据率输出,为太赫兹频带的通信系统应用测试环境提供必要条件.该PRBS发生器采用交叉存取的拓扑结构和高速数据选择器,延迟单元采用电流模式逻辑电路结构以保证高频工作情况下具有良好性能.电路采用标准40 nm互补金属氧化物半导体(complementary metal-oxide-semiconductor,CMOS)工艺,版图面积为0. 25×0. 15 mm2. PRBS产生器在电源电压为1. 0 V下功耗为37. 5 m W.该技术可解决太赫兹高速数据测试的瓶颈问题.

基于FPGA的通用伪随机数据源设计

伪随机系列在现代通信设备测试领域有着广泛的应用，利用它的随机性和易恢复性，我们可以很方便的用它对系统的传输特性进行检测。m系列是伪随机系列中的一种基本系列。本文通过对m系列伪随机码的生成原理，结构的分析，给出一种基于FPGA和DDS的通用伪随机数据源设计方案，并在工程实践中得到了应用。

逻辑内建自测试技术进展综述

逻辑内建自测试(logic buit-in self-test,LBIST)是一种可测试性设计技术,利用芯片、板级或系统上的部分电路测试数字逻辑电路本身。LBIST对于许多应用来说至关重要,尤其是国防、航空航天、自动驾驶等生命和任务关键型的应用。这些应用需要执行片上、板上或系统内自检,以提高整个系统的可靠性及执行远程诊断的能力。该文首先给出了常用的LBIST分类,并描述了经典的,也是工业界应用最成功的LBIST架构——使用多输入特征寄存器和并行移位序列产生器的自测试架构;其次,对国内外研究团队、研究进展进行了总结;再次,详细剖析了LBIST的基本原理、时序控制、确定性自测试设计、低功耗设计、“X”容忍等关键技术点,列举出了主流的LBIST商业工具,并逐一分析了其软件架构和技术特点;最后,讨论当前LBIST技术仍需进一步解决的问题,并进行展望。

混沌二进制序列构成的安全性研究

由混沌映射驱动得到的伪随机二进制序列应确保有足够的比特安全性。信息有规律地泄漏,会导致有可能利用有限长度的输出序列完全地破译混沌驱动序列,并恢复有限长度的初始密钥,重建全部的输出序列。

电站锅炉声学测温中的声源选择及其声信号互相关特性分析

以选择声学测温中的声源和声信号为目的,针对电站锅炉的声学特性,分析了声学测温中的声信号的频率范围、声压级要求。比较了火花放电声源、电动声源和气动声源的优缺点,建议采用频率在1.5～10kHz,声压级大于120dB(0dB=20μPa)的气动声源。用Matlab编写程序并驱动扬声器发声,基于MKⅡ多通道声学测试分析系统,对几种典型声信号进行了常温下的互相关特性分析实验研究,指出了正弦信号不适合作为声学测温的声信号:扫频信号则要尽量减小扫频周期。提出了一种新的信号,伪随机二进制序列,在常温下的实验结果和理论上尖锐的互相关特性分析一致。利用压缩空气机作为气动声源,由频谱分析可知其具有类似白噪声的频率特性,互相关特性分析实验结果很好,进一步证明了气动声源的喷射声信号在测量精度上的优势。不仅为声学测温中的声源选择提供了指导,而且互相关特性分析对锅炉四管泄漏声源定位中的延时测量有一定的参考价值。

TDDM-BOC调制信号参数估计方法

在研究TDDM-BOC调制信号产生机理的基础上,对TDDM-BOC调制信号的特性进行了分析.依据TDDM-BOC调制序列自相关函数与信号参数之间的关系,提出一种TDDM-BOC调制信号参数估计方法,实现了对信号载波频率、扩频码速率和方波副载波速率的有效估计,并对算法性能进行了仿真.仿真结果表明算法可在信噪比高于-14 dB条件下实现有效估计.

两步相关法高抗干扰超声波距离测量技术的研究

本文采用相关方法确定超声波的传播运行时间。借助于一个经过适当选择的伪随机二进制序列信号作为超声波的发送信号 ,可通过相关方法把外部干扰信号的影响消除或减小到最小限度 ,这是因为这些外部干扰信号与所发送的伪随机二进制序列信号是不相关的。本文采用特征多项式通过软件方法生成伪随机二进制序列信号 ,十分简单而又灵活。由于省去了费时的乘法运算 ,所以在计算互相关函数时放弃了快速傅立叶变换 (FFT)算法。取而代之的是相关函数的两步计算法。它显著地减少了数据处理时间。合理应用微电子技术和有效的程序设计 ,使得一台具有高抗干扰能力的低成本便携式距离测量仪器得以实现。

系统辨识相关分析的一种改进

用伪随机二进制序列 (PRBS)进行相关分析是辨识系统脉冲响应函数的有效方法 ,本文给出了相关分析法的一个改进型 :首先确定脉冲响应函数离散值的个数 ,然后独立增加M序列的长度以提高系统的辨识精度 。

永磁同步电机分数阶建模与实验分析

基于实际电感和实际电容在本质上是分数阶的事实,对永磁同步电机建立分数阶模型.用伪随机信号作为外部激励信号进行辨识实验,利用采集到的实验数据和分数阶模型输出误差辨识算法,对分数阶模型进行参数估计.最后对永磁同步电机的分数阶和整数阶模型,采用同一PI控制器设计准则,通过实验验证了分数阶模型比整数阶模型能更精确地描述永磁同步电机的本质.

高速PRBS的设计和实现

伪随机二进制序列(PRBS)越来越受到人们的重视,被广泛应用于导弹、卫星、飞船轨道测量和跟踪、雷达、导航、移动通信、保密通信和通信系统性能的测量以及数字信息处理系统中。M序列是伪随机二进制序列中,带线性反馈移位寄存器的周期最长的一种基本序列。高速PRBS广泛用于高速通信系统中。高速PRBS由于速率较高,直接产生难度较大。本文首先分析M序列的基本原理、结构、性质,然后提出由四路并行的PRBS产生高速PRBS的设计想法,最后实现了四路并行的PRBS。

高速PRBS的设计和实现

伪随机二进制序列(PRBS)越来越受到人们的重视,被广泛应用于导弹、卫星、飞船轨道测量和跟踪、雷达、导航、移动通信、保密通信和通信系统性能的测量以及数字信息处理系统中。M序列是伪随机二进制序列中,带线性反馈移位寄存器的周期最长的一种基本序列。高速PRBS广泛用于高速通信系统中。高速PRBS由于速率较高,直接产生难度较大。本文首先分析M序列的基本原理、结构、性质,然后提出由四路并行的PRBS产生高速PRBS的设计想法,最后实现了四路并行的PRBS。