GNSS天线阵列接收机与无线传感器网络在灾害监测中的集成方法研究

主要讨论如何将GPS、GLONASS和Galileo系统集成到天线阵列接收机中,如何与无线传感器网络集成,实现数据传输的自动化,并利用无线传感器网络自组网、自适应等特点,实现节点定位,将GNSS天线阵列接收机的几何监测功能与传感器的物理监测功能结合起来,实现地面/地下、几何/物理的三维立体自动化监测。

基于阵列接收机的大气激光通信系统性能研究

在Rytov的激光大气湍流传输理论基础上,考虑到大气湍流引起的强度起伏、孔径平均效应和阵列接收机数量对激光通信系统性能的影响,建立了描述基于阵列接收机系统的孔径平均因子、有效信噪比和误码率的数学模型,数值模拟了湍流强弱、孔径尺寸和接收机数量对系统通信质量的影响。结果表明:中强湍流区对误码率和孔径平均因子的影响明显大于弱湍流区,大尺寸接收孔径可以有效减小强度起伏。当湍流强度一定时,增加接收机的数量可以大幅提高系统的信噪比和有效通信距离,对工程上提高激光通信的质量具有一定的指导意义。

GNSS天线阵列接收机数据采集与解码的实现及应用

首先介绍了能进行静态与实时动态数据采集的GNSS天线阵列接收机(最多可连接8个天线)的研制过程,该接收机通过GNSS OEM板与天线阵列共享设备的集成,大大降低了监测成本。基于研制的GNSS天线阵列接收机,详细讨论了观测数据的解码方法。采用美国天宝公司的BD970 OEM模块,在详细分析二进制消息格式的基础上,研制了数据采集与解码软件,并通过实际应用,证明了该系统可用于大坝、滑坡等的变形监测中,具有广泛的应用前景。

GPS天线阵列接收机及其配套软件

介绍GPS天线阵列接收机产生的背景,简述GPS天线阵列接收机的工作原理和系统的组成,包括PDA控制系统、GPS信号放大器、无线传输系统。重点论述配套的处理软件和在线灾害监测分析系统,指出该接收机及其配套软件具有成本低廉、实用性强、安全性高、预测模型先进等优点,展望了其在灾害监测方面很好的市场推广前景。

毫米波多像元固态阵列接收机系统方案及关键技术

文章介绍了毫米波多像元阵列接收机原理、技术优势及发展现状。针对空间应用,提出了一种基于固态器件的G波段毫米波多像元阵列接收机结构,并介绍了其关键技术。以固态器件为核心,通过本振变频一体化集成设计思想,设计实现一种中心频率183GHz的2×2像元固态阵列接收机。本振输入为Ku波段信号,接收机采用直接边带分离混频方式。整个接收机模块小型紧凑,可靠性高,可用于各种空间毫米波、亚毫米波无源探测系统中。

导航信号功率增强对阵列接收机的影响分析

为了分析低轨导航增强系统中信号功率增强对阵列接收机的影响,提出一种信号传播与阵列接收机的数学模型,基于该模型分析了功率增强条件下最小均方误差算法与直接矩阵求逆算法对抗干扰性能的影响。根据理论分析与仿真实验,增强信号对最小均方误差与直接矩阵求逆的影响相似,当信号增强量在15 dB以下时,阵列抗干扰对信号的影响较小;随着信号功率进一步增强,增强信号被识别为干扰并进行了抑制;当信号的信噪比增强到10 dB时,增强信号被抑制约15 dB。研究结果表明,在采用传统阵列抗干扰方法的情况下,信号功率的增强并非越大越好,信号功率增强15 dB时对传统阵列抗干扰的影响较小。

室内多小区可见光通信系统孔径阵列接收机的优化设计

针对室内可见光通信系统存在小区间干扰的问题,设计优化孔径阵列接收机。孔径阵列接收机由裸露的中心探测器和多个接收单元组成,并采用雪崩光电二极管作为探测器。优化问题以最大信干噪比为优化目标,干信比等于0为约束条件,在室内中心位置和遍历位置两种接收模式下,获得孔径阵列接收机的最佳结构参数。结果表明:与通用的角分集接收机和单个雪崩光电二极管相比,当优化的孔径阵列接收机位于室内中心位置时,其误比特率降低至少10 dB和14 dB;当优化的孔径阵列接收机遍历室内位置时,其信干噪比提高约6 dB和15 dB。

GPS调零天线的数字接收机阵列

研究了GPS调零天线系统数字接收机阵列的一种高效实现方案。提出采用新型的可配置时分复用F IR滤波器组,实现了多通道数字下变频处理中的采样速率转换与滤波器系数重加载,通过对GPS调零天线系统四通道数字接收机阵列的设计实现与测试分析可以得出,此方法与多通道并行重复处理的常规数字下变频方式相比,可以节约大约60%的FPGA硬件资源,并可增强系统实现的灵活性。

阵列接收噪声系数分析

通过雷达威力方程说明噪声系数的重要性,分析了单级接收、级联接收、无源阵接收和有源阵接收的噪声系数,给出了噪声系数的计算,总结了阵列接收机噪声系数的特点。

滑坡监测的一种新技术——GPS天线阵列滑坡监测系统

本文首先阐明滑坡监测的重要性和必要性,然后分析目前滑坡安全监测方法及其技术设备,讨论了建立实时远程监测滑坡系统必要性,然后对当前测绘新技术(测量机器人和GPS监测系统)进行比较分析,提出了一种新的滑坡监测技术方案——GPS天线阵列滑坡监测系统。接着介绍了天线阵列滑坡监测系统的硬件组成示意图、系统测量精度及可靠性,假设一个滑坡监测区域,设计几种GPS变形监测方案进行成本比较,得出该种方案可以大幅降低监测点的监测成本。

基于GPS技术的自动变形监测系统设计

由于传统变形监测系统的数据处理精度具有一定波动性,导致自动变形监测质量不高,故本文研究了基于GPS技术的自动变形监测系统设计。在硬件设计上,设计了系统的结构框架,选择无线传输模块,实现用户共享信道,设计GPS天线阵列接收机,保证信号获取与长距离传输。在软件设计上,基于GPS构建变形量获取模型,得到GPS载波相位双差观测值,建立自动变形数据库,设计主要表结构,处理基准网监测数据。经实验论证分析,GPS信号质量良好,对变形量数据影响较小。经传统系统与本文系统对比,本文系统变形量的分析监测方法更具准确性,说明本文方法具有有效性。

改进的多通道数字下变频技术与实现

多通道数字下变频技术是数字阵列接收机的核心技术,但现有实现方案占用资源较多。针对这个问题,本文研究了一种改进的多通道数字下变频技术。引入1bit量化技术,将正交的正弦波信号量化为对应的方波信号,方波信号只有2个电平,包含了正弦波信号的所有信息。数控振荡器中的查找表可使用一个异或门和一个非门电路取代,混频电路中的2个乘法器可使用2个数据选择器取代,因而简化了多通道数字下变频电路和数字Costas环路设计。使用ISE软件设计了具体的FPGA实现电路,使用ModelSim软件和MatLab软件进行了仿真分析。理论分析和仿真结果表明,与传统方法相比,本文方法在同一片FPGA芯片上可以实现的最大数字下变频通道数可提高40%以上,而系统性能和处理速度保持不变。

新型太赫兹波束分离器的设计

近年来,随着射电望远镜外差式阵列接收机的发展,基于相位光栅技术的波束分离器在亚毫米波长范围内得到了重要的应用,它能够将单个本地振荡器信号经过分束同步传送到超导SIS/HEB混频器阵列接收机中。由于太赫兹频段相位光栅的特征尺寸在亚微米级,其加工精度直接影响器件性能,给微加工技术带来巨大挑战。基于此,笔者所在课题组结合相位编码超材料技术设计了一种新型的太赫兹四波束分离器,仅需利用单层超材料编码单元便可实现宽带电磁波束的分离,波束转换效率高,结构简单且易于加工,同时反射波束的方向可灵活调节。为了与实际测试系统相匹配,着重研究了不同入射角度下的波束分离,并得到了最佳的斜入射角度范围(小于30°),相对工作带宽可达52%,反射的四个波束功率相差不超过10%,这为太赫兹频段射电望远镜超导混频器阵列接收机的本振信号功率分配提供了新的解决方案,也有利于其他新型太赫兹功能器件的设计和发展。

利用GNSS天线阵列与无线传感器网络的变形分析与预报系统研制

将GNSS天线阵列技术与无线传感器技术结合起来应用于变形监测,不仅实现了无人值守和自动化监测,还解决了系统传输距离受限、运行成本过高的问题。探讨了GNSS天线阵列接收机与无线传感器网络在变形监测数据采集中的集成方法,建立两者集成的物理模型,开发了一种变形分析与预报系统,并利用实测数据对该系统进行测试。