测距仪信号功率谱及邻道泄露功率

为了解决宽带航空数据链频率资源匮乏的问题,L频段数字航空通信系统(L-DACS,L-band digital aeronautical communications system)将以内嵌的方式部署在航空无线电导航L频段测距仪(DME,distance measure equipment)波道间,因此,不可避免产生测距仪信号干扰L-DACS系统接收机的问题。为了定量描述DME/N(distance measure equipment/normal)与DME/P(distance measure equipment/precision)信号带外泄露对LDACS系统接收机的影响,首先建立了DME/N与DME/P信号数学模型,然后理论推导出DME/N与DME/P信号的功率谱密度表达式,以此为基础研究了DME/N与DME/P信号带外泄露对邻道部署的L-DACS系统接收机的影响,最后通过计算机仿真验证了理论分析结果的正确性。研究表明:DME信号带外泄露对L-DACS系统的影响主要表现在第一邻道,DME/P信号在第一邻道内泄露功率比DME/N信号泄露功率高约10 dB。

基于高阶幂的单快拍LDACS系统波达方向估计

L波段数字航空通信系统(L band digital aeronautical communication system,LDACS)是未来航空宽带通信重要的基础设施之一,针对LDACS信号容易受到相邻波道大功率测距仪(distance measuring equipment,DME)信号干扰的问题,提出了联合正交投影干扰抑制与单快拍稀疏分解的波达方向(direction of arrival,DOA)估计方法。通过子空间投影抑制DME干扰,然后使用单快拍数据构建伪协方差矩阵,对伪协方差矩阵求高阶幂,之后进行奇异值分解,并利用约束条件求解稀疏解得到期望信号来向的估计值。所提方法使用高阶伪协方差矩阵降低了噪声影响,仅用单快拍就可以准确估计LDACS信号的入射方向。仿真结果表明,改进单快拍高级幂(improved single snapshot high order power,ISS-HOP)L1-SVD算法的估计精度优于ISS-HOP-MUSIC算法。该方法可以有效抑制DME干扰,提高OFDM接收机性能。

LDACS系统基于循环谱和残差神经网络的频谱感知方法

针对L波段数字航空通信系统(L-band digital aeronautic communication system,LDACS)可用频谱资源有限且易受大功率测距仪(distance measuring equipment,DME)信号干扰的问题,提出一种基于降维循环谱和残差神经网络的频谱感知方法。首先理论推导分析了DME信号的循环谱特征;然后利用Fisher判别率(Fisher discriminant rate,FDR)提取循环频率能量最大的向量,通过主成分分析(principal component analysis,PCA)进行预处理特征增强;最后给出数据处理后的循环谱向量与卷积神经网络相结合的实现过程,实现了DME信号的有效检测。仿真结果表明,该方法对噪声不敏感,当信噪比不低于-15 dB时,平均检测概率大于90%。当信噪比不低于-14 dB,检测概率接近100%。

改进边折叠算法的数字孪生模型几何轻量化设计

目的基于经典的边折叠算法,提出一种提高数字孪生技术中虚实映射关系实时性与稳定性的数字孪生模型几何轻量化方法,解决数字孪生模型占用内存大的难题。方法首先分析缝袋机器人码垛流水线的数字孪生模型的数据结构;其次基于经典的边折叠算法,引入二次误差度量作为边折叠代价,设计控制折叠因子,并运用多细节层次技术改进边折叠算法;最后设计四组对比实验进行测试。结果简化后的顶点数量平均减少了50.14%;简化后的文件所占用的内存降低了79.08%;符合数字孪生模型的几何形状误差要求并且大大提高了场景动画的帧率。结论笔者所提出的数字孪生模型几何轻量化方法大大减少了模型的几何图元,降低了模型文件所占用的内存,有效地改善了在数字孪生技术中虚拟产品和物理产品之间一一映射关系的实时性与稳定性差的问题,提升了场景实时渲染效果,保持了模型的细节特征和视觉效果。

基于cSVB算法的DME脉冲干扰抑制方法

针对测距仪(distance measure equipment,DME)信号严重干扰L频段数字航空通信系统(L-band digital aviation communication system,L-DACS)前向链路接收机的问题,提出基于相关稀疏变分贝叶斯(correlated sparse variational Bayesian,cSVB)算法的DME脉冲干扰抑制方法。所提方法利用L-DACS系统正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)接收机的空子载波信息构建接收信号的压缩感知方程;然后,根据cSVB算法进行三层次贝叶斯信号建模,最后选择了两种变体算法重构DME干扰信号,并将其从时域接收信号中去除。理论分析与仿真结果表明,所提出的干扰抑制方法可以充分利用信号先验信息,进一步降低DME干扰信号估计的归一化均方误差,有效改善L-DACS系统的误码性能,提高传输可靠性。

基于FFT的激光测距数字相位计的实现

本文介绍了应用于激光相位式测距中的一种数字相位计的实现方法,该方法是基于DSP器件运用FFT算法完成的。文中阐述了其基本原理和具体实现过程,并给出了测量的试验结果,具有很高的应用价值。

简析光学系统自动调焦的方法

自动调焦技术已经广泛应用于各种光学仪器中。常见的调焦方法,从基本原理上可分成基于物方测距的主动式和基于像检测法的被动式两大类。主动、被动式自动对焦方式各有千秋,主动式由系统主动发出光波,可以在低反差、弱光线下对焦,但当被摄体能吸收或反射光或波时对焦困难。被动式直接接收来自景物自身的反光,对具有一定亮度的被摄体能理想地自动对焦,自身不要发射系统,耗能少,有利于小型化。被动法中的以数字图像处理作为调焦检测函数的方法,理想的评价函数要求无偏性、单峰性、能反映离焦的极性、对噪声敏感度低等。为提高效率,往往还希望计算量尽可能地小。文章介绍了目前应用于光学系统的几种基于光电测试和图像处理的自动调焦方法。

DDS技术在数字激光相位测距仪中的应用

本文介绍了直接数字合成(DDS)技术在激光相位测距仪中的应用。使用该技术研制的数字激光相位测距仪具有操作简便、携带方便、性能可靠的特点,测相精度优于千分之一。

基于红外传感器的新型机器人敏感皮肤

阐述了基于红外传感器机器人敏感皮肤的设计方法.为快速准确地采集大量的传感器数据,系统采用数字信号处理器(DSP)作为主处理芯片,外围电路由复杂可编程逻辑器件(CPLD)实现,多路高速数据采集使用并行方式处理.应用光强法测量敏感皮肤与障碍物间的距离.实验结果表明:该敏感皮肤提高了机器人对未知环境的感知能力,解决了机器人实时避障的首要问题.

一种基于数字图像的空间测距方法

通过设置具有简单几何属性的定标物和定标标尺,以及相机的平移运动,分步标定相机的内部参数矩阵K、旋转矩阵R、位移向量T及导轨方向向量E,建立相机与被测物体的空间关系。在相机导轨的两个位置分别采集被测对象的清晰图像,利用基于数字图像的空间测距数学模型,即可求解空间两点的空间距离。提出的基于数字图像的测距原理和方法较好地解决了"定标物定标法"中需要已知定标物空间位置的难题,具有数学模型收敛性好、定标精度高(在给定的实验条件下测量精度可控制在2%以内)、试验模型简单的特点,特别适合于空间大尺度物体(几米～几十米)的尺寸测量,能够弥补现有非接触测量方法在测量范围、测量成本等方面的不足,可广泛应用于大尺寸零件测量、地质勘探、水利建设、矿山开发、城市规划等工程领域。

扩频法超声测距中的渡越时间的确定

基于对扩频技术在雷达系统中的应用和数字相关器进行的研究,提出一种扩频法超声波测距中渡越时间捕获的方法。适当选择的一个伪随机序列信号,经超声传感器调制发射。然后通过数字相关方法求出发射序列和接收序列的相位差,即渡越时间。在计算自相关函数时用并行数字相关技术代替傅里叶变换算法,这样显著地减少了数据处理时间和现场可编程门阵列(FPGA)资源。系统以Altera公司的quartusⅡ软件为开发平台,经逻辑综合、布局布线后,适配到FPGA芯片中,给出了仿真结果。

基于伪码相关技术的超声波-无线电定位系统

针对在环境已知的室内移动的机器人的定位问题,提出了一种新的定位方法—基于伪码相关技术的超声波-无线电定位法。文章介绍了这种定位系统的原理和设计方案,详细阐述了系统硬件部分的电路设计,并讨论了主要元件的参数设置,最后给出了调试结果。实验表明,该方法提高了定位的准确性,扩大了有效定位范围。

超声波扩频测距及其信道自适应均衡技术

在扩频通讯系统框架中,建立一种新颖的多阵元超声波测距定位系统。从测距系统的仿真结果来看,采用二进制相移键控(BPSK)直序信号数字相关解调技术和基于最小均方算法的超声波接收信道自适应均衡器,不仅可以克服本地载波(相干解调)相位偏移所带来的不利影响,而且可以抑制多径信道噪声干扰和接收信道增益、相位随机漂移对测量精度的影响,从而提高了超声波测距系统的信噪比和分辨率。此外,采用伪随机码扩频解扩方法,容易实现码分多址(只要给安装在大范围测量区域中多个传感器分配相应的伪随机码,就可以方便地辨认出各个区域传感器发出的信号),扩大超声波测距系统的测量范围。

超声测距中的伪随机码渡越时间的捕获

采用数字相关的方法确定超声波测距中的渡越时间。借助于一个经过适当选择的伪随机序列信号作为超声波的发射信号,可以通过数字相关方法求出发射序列和接收序列的相位差,即渡越时间。本文在计算自相关函数时放弃了快速傅立叶变换(FFT)算法,省去了乘法运算,取而代之的是只用异或和加法的并行数字相关技术,它显著地减少了数据处理时间和FPGA资源。系统以Altera公司的quartusⅡ为开发平台,经逻辑综合、布局布线后,适配到FPGA芯片中,给出了仿真结果。

数据库入侵检测技术在数字图书馆中的研究

文章介绍了一种基于距离度量思想的用户行为轮廓挖掘算法数据库入侵模型,并对其在数字图书馆数据库安全保护中的应用进行了简单分析和讨论。

数字图像处理在距离测量中的应用

为了克服接触式测量中的一些弊端,如测量时加在物体上的物理效应、测量环境的高要求、人为误差较大等,结合了现代数字图像处理技术和视觉测量方法,采用了非接触式测量方法进行距离测量。建立了图像采集系统,运用LabWindows/CVI软件设计的Sobel算子对采集到的图像进行边缘检测,得到两边缘线之间的像素差值,并代入距离计算公式求得距离。结果表明,该测量方法所得结果与实际值符合,证实了基于数字图像处理的距离测量方法的准确性。

铝合金对接焊缝云纹干涉应变测试研究

从计算机图像处理技术中的数字相关方法出发,结合云纹干涉的测试方法,与实际工程背景相结合,通过对铝合金表面粘贴栅线,和参考栅线干涉得到云纹图,解决在试验时由于云纹的快速移动而导致难以判别云纹级数的困难,测定铝合金材料对接焊缝的力学性能,得到了理想的结果,为大应变的高精度、非接触、全场测量提供了良好的方法.

基于峰值校准超声波测距的研究

为了消除超声回波的起伏误差,提高超声测距的准确度。在分析了超声测距系统的信号放大相移误差和幅度起伏误差的基础上,提出了采用固定放大器的闭环增益和回波峰值校准技术消除了信号放大的相移误差和幅度起伏误差的方法,并采用数字电位器实现系统的自动增益控制,改善了回波信号的质量。结果表明:该方法提高了系统测距的稳定性和准确度。

收发同体型超声测距系统设计

介绍了一种收发同体型超声测距系统。该系统由发射电路、前置放大电路、滤波电路、AGC、整形电路和单片机控制器等组成。前置放大器由音频功放LM386组成。另外,对数据的采集和处理采用了反射波峰值检测法,取得了良好的效果。

数字测相误差的几点讨论

深入分析了数字相位式光电测距仪的数字测相原理性误差的来源及其影响大小。