一种低采样率下VGA线缆辐射信息恢复方法

在计算机系统电磁辐射的信息泄漏中,视频信号是最容易被截获及恢复的信息。针对计算机系统VGA线缆传导发射的视频信号的恢复问题,建立了计算机模拟视频信号在VGA传输通道中的传输及电磁辐射模型,分析了模拟视频信号的呈像规则以及采集过程中模拟视频信号在各个阶段的时域特性,得到了VGA线缆辐射的模拟视频信号的恢复步骤。由于低采样率下恢复的单帧视频信号质量差,故根据视频信号的呈像规则将连续多帧恢复图像重叠,即可在低采样率下得到质量较高的恢复图像。仿真结果表明,该方法可有效增加视频图像的恢复质量,在低采样率下恢复质量的提升尤为明显。为验证仿真结果的正确性,对实际截获的VGA线缆辐射信息进行还原,所得结果与仿真基本符合。

一种膛内多普勒测速修正方法

针对复杂电磁环境下膛内测速的重复性和精度低的问题,提出了一种非接触式膛内高精度测速方法,该方法在对膛内多普勒信号进行提取并去噪的基础上,利用S变换时频分析对预处理后的信号进行处理,然后采用谱峰搜索的方法来获得信号的瞬时频率,用能量重心校正法来提高结果精确度,最后根据多普勒原理,完成速度的测量;实验部分采用模拟信号和实际信号两种方式来验证该方法的可实施性;结果表明,该方法测速精度能够达到0.043 2%,相对于极值法和STFT法具有更小的误差。

一种分布式无线传感器节点监控系统设计

对于大区域地下爆炸毁伤效能测试,分布式传感器网络是其参数获取的重要手段,对传感器节点监测也是其重要的研究内容.针对于此,本文设计了基于LabWindows/CVI的远程无线传感器节点监控系统,通过对线程应用、协议设计、MATLAB混合编程和组网布设等操作,实现对多个传感器节点同时的远程控制、数据回传和数据预处理.试验结果表明:该系统能实现3km内的无线通信、对16个汇聚节点对应的64个传感器节点同时控制、64套传感器数据同时回传.数据处理后的波形较为平滑,已成功应用于对地下爆炸毁伤效能的评估.

基于北斗卫星的定位与跟踪系统设计

为了更加直观方便的监测定位目标的位置及运行情况,设计了一款定位跟踪系统,采用单片机ATmega128A为处理器和惯性器件MPU6050为核心的集成一体化的硬件接收机终端为基础,监测软件是以LabWindows/CVI为平台,做了将定位终端携带在实验目标上,监测目标运行轨迹的实验。通过采集软件得到了目标经纬度坐标,并实时显示转换后的平面坐标,最后利用卡尔曼滤波算法来优化外界对目标定位跟踪的干扰,实践测试结果表明该系统运行稳定、定位效率高、方便携带、外界干扰小、发展前景广阔。

基于Labwindows/CVI的北斗短报文上位机设计

为了能够使北斗通信得以广泛的应用,对北斗短报文的上位机软件进行了设计,在Labwindows/CVI软件开发平台下,设计了一套进行人机的交互界面,通过代码的实现以及串口通信函数库,成功实现了北斗短报文的通信;重点介绍了北斗短报文的通信功能采用了多线程,串口通信等关键技术,给出了功能测试的结果,将北斗通信的内容得到了完好的接收和发送,并且该上位机软件性能稳定,满足实际中对北斗短报文通信的实际要求。

基于铁路巡线的导航定位终端的设计

卫星导航定位系统在不断地发展和完善,而导航定位系统的重要核心是终端。本文设计了以单片机ATmega128A为处理器、以惯性器件MPU6050和FLASH存储为核心的集成一体化的硬件接收机终端。应用GPS/北斗模块接收GPS/北斗卫星信号进行定位,应用微惯性测量单元获取终端姿态信息,并发送到单片机串口,经过处理存储至FLASH存储芯片。将该技术应用到铁路巡线的导航定位终端中,铁路巡视完成后,通过串口获取数据,再通过短报文远程发送至软件监控平台。经过测试,本系统能够稳定地得到终端的定位巡视信息。

基于北斗的船员健康监测系统设计

船员作为特殊的职业人群,长期生活在噪声震荡严重的船上,生活环境恶劣,这些特殊的职业因素使船员面临着较高的健康危险,针对这一问题的出现,设计了一个由健康数据采集节点,数据传输采集节点以及北斗短报文发送节点三部分组成的船员健康监测系统。通过具体实验把船员健康监测系统用于实际实验当中,把船员健康监测系统采集到的心率值与市场手环采集到的心率心率值相对比,达到了预测的效果,基于北斗船员健康检测系统对于保障船员健康具有重要的工程意义。

多普勒信号模拟器测控平台设计

在外场试验条件下对弹丸速度进行测量,不仅测量成本高、周期长,而且在测试条件不完善的情况下,无法完成对测试系统的验证。针对这些问题,设计了基于智能平板的多普勒信号模拟器。在介绍硬件工作原理的基础上,详细描述了基于PXI6711板卡生成多普勒信号和基于PXI5122板卡高速数据采集的过程及实现。测试结果表明,设计的多普勒信号模拟器测控平台结构简单、用户操作性强,且容易升级,可广泛应用于测速雷达及其相关测试平台的检测。

高温材料反射率测试支撑平台RCS减缩仿真

针对高温材料反射率测试时,测试样板支撑平台的光滑金属炉沿具有极强的散射,导致反射率测试精度大大降低的问题,提出了对加热炉沿进行结构改造的方法,设计不同深度和宽度的V型和U型槽炉沿,通过FEKO软件对设计结构的缩比模型进行RCS仿真。三个入射角度的仿真结果表明在24~40 GHz左右频段内的频率点时,深度2的V型和U型槽炉沿都有明显RCS减缩效果,与平整炉沿对比V槽炉沿和U槽炉沿分别平均缩减了8.6和9.8 dB左右,表明结构优化后再进行材料反射率测试可以提高测试精度。

D频段雷达传感器测距装置

针对其他各类传感器在极限条件下测距的局限性及微波雷达的全天候工作特点,提出了一种基于调频连续波(FMCW)工作方式的低功耗雷达测距装置。该装置功耗为500mW,以120GHz毫米波雷达传感器芯片为核心,使用STM32芯片进行控制及信号处理,基于ADF4169芯片完成所需的调频源输出。在对弱差频信号作滤波、放大、采集及频域处理后,通过上位机进行距离显示。实验结果表明:在1.5m的单目标距离测试范围内,测距精度为3cm。该系统的研究对推进D频段雷达传感器的实际应用具有重要价值。

基于粒子滤波的速度轨迹补偿

在膛内测速中,恢复经过特殊信号处理得到的速度缺失段时,会受到烟雾、火光和冲击波等因素的干扰,此干扰会导致实际获取的运动目标在出膛口时刻的多普勒信号能量特别微弱,速度出现相应的缺失,降低了测量的精度.针对此干扰,采用基于粒子滤波(PF)对速度轨迹做补偿的方法,避开速度缺失段对速度曲线进行采样插值,首先对插值后缺失段速度进行拟合,的方法得到缺失段速度模型,然后再利用此模型对速度进行恢复优化.由于膛口速度是判断目标出膛时刻的关键影响因素,而速度缺失段通常出现在运动目标出膛口时刻,因此采用基于粒子滤波(PF)对速度轨迹做补偿的方法对速度缺失段的恢复显得至关重要.

一种大口径身管内弹道目标速度修复方法

在管状结构内,身管、管内运动目标、反射板和毫米波干涉仪等多目标的强烈联合振动使得利用毫米波干涉仪测试获得的目标运动速度曲线出现多段缺失,影响了管内运动目标速度测量;针对该问题,提出了一种基于阈值判别和粒子滤波优化的大口径管状结构内目标速度修复方案,该方案是在对实际信号的小波去噪预处理上,通过短时傅里叶变换(STFT)进行时频分析,得出速度曲线,针对速度曲线的多段缺失采用阈值判别法进行初步修复,再利用粒子滤波进一步修复与优化;实验结果表明,提出的方法能够有效解决目标速度缺失现象,实现大口径身管内目标速度有效测量,并且能适应处理多种速度级别的雷达信号。

高速运动目标多普勒有效信号自动提取方法

雷达多普勒信号的有效提取是膛内多普勒信号处理的关键环节,目前在内弹道工程应用中,常采用手动截取,这种方法的操作繁琐、误差较大、精度较低。针对上述问题,提出了一种雷达多普勒信号的自动提取方法。首先观察采集到的信号,截取明显的有用信号部分,对信号进行去噪,然后根据短时傅里叶变换(STFT)时频分析方法进行,选取合适的窗进行初步截取,最大速度点即为有效信号的终点,再根据高阶统计量方法,求出信号的起点,对信号进行提取。

多普勒信号调理机的设计

在外场内弹道的试验中,火炮内弹丸运动参数测量的项目研究过程中发现,通过A/D采集卡采集到的多普勒微波雷达信号有时达不到软件处理信号的要求,针对这一问题的出现,设计了一个信号调理电路将接收到的差分信号转化为单端信号,并且带有增益可控的功能,对信号的幅度进行手动控制,达到提高信号的质量,便于对接收到的信号进行观测和分析。通过项目的具体试验把信号调理机用于实际的项目当中,通过分析信号的波形发现信号的质量在一定程度上有所改善,达到了预期的效果。

基于数据流盘的数据采集平台设计

在外场内弹道的试验中,由于实验的需求往往需要高速、大量、高精度的实时数据采集存储设备,而通用示波器由于存储能力有限,数据采集效率不够高而无法满足实验的需求,结果往往是采集的数据不准确而导致以后的研究放缓甚至会让科研人员产生错误的判断。针对这一问题,设计了以高速数据采集板卡PXI5122为硬件平台的双通道高速数据采集系统。实验结果表明,通过流盘存储技术实现了对数据的高速大量采集,并且还针对内弹道弹丸实验需求设计了专用的数据采集系统。

膛内目标有效信号自动提取方法

雷达回波信号的有效提取是影响后续膛内多普勒信号处理的关键环节,目前内弹道工程应用中通常采用手动截取,该方法的误差较大、精度较低。针对上述问题,提出了一种雷达回波信号的自动提取方法。首先截掉明显的无用噪声部分,然后根据短时傅里叶变换(STFT)时频分析方法结合多普勒原理求出整段信号的速度,并判断出最大速度点作为有效信号的终点,利用改进的多时窗能量比法判定信号的起点。仿真信号及实际信号的实验结果表明,该方法对有效信号起点与终点提取的平均误差为0.1875 ms。