基于CORDIC算法的数字中频检波技术研究

为了解决模拟包络检波器受温度影响大、测试精度不高且丢失相位信息等问题,提出了一种基于CORD IC算法的数字中频检波方案,完成幅度、相位及频率检测功能。首先讨论了数字检波的工作原理,分析了其数学模型,然后给出了基于CORD IC算法的幅度和相位检测方案,并在数字鉴相基础上,介绍了使用一阶差分结构实现数字鉴频的方法,同时分析了差分鉴频中出现的相位模糊问题,给出了如何提高鉴频精度的方法。最后,使用FPGA实现了基于CORD IC算法的数字检波器。通过计算机仿真和应用实例表明,基于CORD IC算法的数字中频检波方案是可行的,并且可以获得较高的测量精度。

一种新的电子罗盘校准算法研究

针对复杂磁环境下磁强计误差补偿算法效果不理想而导致电子罗盘精度较低的问题,本文对磁强计的误差来源进行了详细分析与建模,提出了一种基于模拟退火算法(SA)的空间椭球磁强计校正方法,采用模拟退火算法,对磁强计测量数据进行空间椭球拟合,用估计的参数进行刻度系数与软磁干扰、硬磁干扰与零点偏移的整体误差补偿。最后,利用最小二乘法求解出非正交轴的方向余弦,进行非正交误差和安装误差补偿。最终利用设计的算法对某电子罗盘系统进行了航向角误差对比试验,实验结果表明该方法能准确计算出磁强计的误差参数,实测航向角精度从4.5°提高到0.4°,提高了一个数量级。该方法在电子罗盘的校准中具有了一定的工程参考价值。

一种融合互补滤波和卡尔曼滤波高精度姿态测量算法

针对在4级海况下船体大幅度晃动,甚至丢失GPS信号的复杂环境,常规算法会导致姿态测量精度急剧下降的情形,为‘动中通’中的航姿系统设计了一套姿态融合算法。在GPS有效时,卡尔曼滤波的观测量引入双天线GPS输出的航向角,解决航向角观测性弱和估计不准的问题,同时引入互补滤波得到的陀螺修正量,提高了水平姿态角的可观性,融合两种算法提高了解算精度。在GPS无效时,通过互补滤波,抑制陀螺漂移,输出高精度水平姿态角,配合天线所接收信号的强度使‘动中通’正常工作。为验证算法的有效性,进行了动态实验,实验结果表明:该算法在GPS有效的情况下能保证俯仰滚动角(RMSE标准)精度在0.2°以内,航向角精度在0.5°以内,在GPS无效情况下也可使俯仰和滚动角精度长时间维持在0.3°以内,具有一定的工程应用价值。

经验模态分解频率分辨率的一种改进方法

针对传统的经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)中由于信号间的相互作用造成的单个固有模态分量带宽过大的问题,提出使用改进的掩蔽信号并结合增加筛选过程迭代次数的方法来对其进行改进。研究了迭代次数与EMD频率区分能力的关系;提出了一种改进掩蔽信号的方法,采用自适应加权的方式构造掩蔽信号的频率,权值的选择基于分离误差最小化的准则。仿真实验表明,对具有不同幅度比与频率比的信号,提出的改进方法能够有效地提高EMD的频率分辨能力。

多通道均方根值-平均值检波器的FPGA设计

均方根值-平均值(RMS-Average)检波器是CISPR16-1-1标准为有效抑制当今数字调制造成的脉冲干扰的影响而增加的一种新型加权检波器。首先分析了CISPR16-1-1标准中规定的RMS-Average检波器的频率响应曲线,然后给出了数字化RMS-Average检波器设计过程的差分方程,基于该差分方程给出了一种多通道均方根值-平均值检波器的FPGA实现结构,该结构特别适用于基于FFT的时域EMI测试接收机设计,最后通过实例验证给出了检波器阶跃响应曲线。该设计方法和FPGA实现结构在某时域EMI测试接收机的应用中,效果良好。

小波脊线法在暂态信号检测中的应用

针对传统小波脊线法在暂态信号检测中存在的问题,提出了改进算法。新方法引入小波包变换,扩展了小波脊线法的应用范围,并对算法本身进行了若干改进,基本消除了边界效应,提高了算法进行时频分析的实时性和精度。通过对仿真信号的分析,验证了改进方法的优越性,表明改进算法能有效地消除噪声干扰,提取暂态信号的瞬时频率和瞬时幅值,获得信号完整的、精确的时频分布。

常规弹药飞行参数测量系统设计

针对常规弹药发射环境恶劣、弹体内部空间紧张、传统参数测量方案无法有效工作的问题,提出了一种基于FPGA和微惯性测量单元(MIMU)的飞行参数测量系统的设计方法。该系统通过MIMU测量弹体在飞行过程中的姿态信息,采用FPGA作为控制器来控制模数转换器采集MIMU数据,并将采集到的数字信号以一定格式编码,最终存储到Flash中,实现弹体发射到落地过程中飞行参数的实时记录。仿真实验验证,该系统能完整有效记录弹体飞行全过程中的动态参数,且具有抗高过载、小型化、高可靠性等优点,适合常规弹药的飞行参数的测量,为进一步实现常规弹药制导化提供准确可靠的信息。

一种具有优良分辨力、线性及温度稳定性的量化时延的产生方法

目前的很多仪器设备中需要分辨率优于ns量级的时间量化仪和延迟单元。研究了利用信号在传输时的延迟来进行时间量化的可行性及其特点。实验结果表明基于传输延迟的时间量化技术较国外报道的基于CMOS门延迟的时间量化技术有线性度好、温度稳定性好、结构简单、实现容易等特点。采用导线延迟技术实现了一个分辨率优于300 ps,量化范围优于2 ns的时间量化仪。它的特点是延迟线后级检测电路参数的差异对这种设计有影响,必须经过标定,经过标定之后对某些特殊点的时间量化精度可达12 ps。同时指出了当提高分辨率时面临的问题以及基于ASIC技术的解决方法。

模拟电路在线故障检测与诊断的FPGA实现

选择节点电压、幅频特性和相频特性构成故障特征向量集,并根据多通道宽带数据采集接口和驱动程序,给出全数字式的正交幅相特性实时检测方法。利用网络分析与信息融合技术,设计一种模拟电路在线检测和诊断方案,并在现场可编程门阵列硬件系统中进行实现,以解决诸多模拟电路故障诊断算法缺乏测试平台而停留在仿真阶段的问题。实例分析结果表明,该系统可有效识别电路软故障,在存在元件容差的情况下,其识别准确率高达96%,时间消耗低于60 ms。

时变CIC滤波器的FPGA实现方法研究

首先介绍了时变CIC滤波器的原理,然后给出了降低硬件实现复杂性的等效变换方法,同时分析了该采样率转换器的转换精度及参数选取对滤波器性能的影响。最后,通过Quartus软件仿真和应用实例,验证了该方法的有效性。

时间比对中时间间隔测量与频率源比相的关系及其应用

目前的时间比对中通常采用时间间隔测量仪作为测量仪器,在这种条件下时间间隔测量仪的分辨力制约时间比对的分辨力。分析了时间比对过程中的时间比对和频率源比相之间的关系,提出了利用频率源比相测量间接完成时间比对的思路并完成了验证上述思路的实验。指出了这种间接测量的优点。

基于单片机的智能温度控制系统设计

文中的设计电路以凌阳单片机SPCE061A作为控制器。主要由键盘输入电路、温度测量电路、输出显示电路三部分。吸收了硬件软件化的思想,大部分功能通过软件来实现,使电路简单明了,系统稳定性大大提高。本系统不仅成功的实现了要求的基本功能,发挥部分也得到完全的实现,而且有一定的创新功能。

基于BP神经网络辅助的组合导航算法研究

针对INS/GPS组合导航系统在GPS信号被遮挡时,GPS接收机失锁导致导航精度迅速下降的问题,提出了基于BP神经网络辅助的组合导航算法。即在GPS信号锁定的时候,采用卡尔曼滤波对INS/GPS信号进行数据融合得到实时的精确位置,同时利用组合导航输出信息对BP神经网络进行实时在线训练;一旦GPS失锁,利用之前训练好的神经网络对INS系统进行误差补偿,解决精度迅速下降问题。通过跑车实验证明,速度精度在0.2 m/s以内,位置精度为25 m以内,该算法对INS/GPS组合导航系统有效。

基于UWB/INS的单兵班组协同定位算法研究

针对单兵作战系统易受室外GPS(Global Positioning System)信号遮挡失锁难以定位与INS自主定位容易发散的问题,提出一种基于单兵之间相互测距信息的EKF(Extended Kalman Filter)班组协同定位算法.利用角速度均方根阈值判别法进行单兵零速修正,UWB(Ultra Wideband)进行相互测距的同时传输协作单元位置估计和协方差信息,通过构造距离量测方程在零速区间协同定位.实测试验对比单兵INS定位算法与基于相互测距信息的EKF班组协同定位算法,试验结果表明:基于UWB/INS的单兵班组协同定位算法明显优于单兵INS算法自主定位,其位置误差减小了一个数量级,有效抑制了单兵INS定位误差累积.该算法可以在我军反恐作战、抢险救灾等极端环境下单兵班组协同定位中使用.

VB6.0与MATLAB混合编程的记录仪上位机软件设计

针对某弹载记录仪的工作需求,结合VB6.0图形用户界面(GUI)开发简单、编程高效与MATLAB R2016a强大的数据处理功能的特点,通过混合编程设计并实现了一款集指令下发、信息解析、数据回读及处理于一体的上位机软件。软件包括地面模拟源测试、数据回读和数据处理3部分。指令通过串口发出,数据由以太百兆网口回读,按各通道分离与解析,输出数据源码和对应的物理量文件。经测试,软件能准确下达指令,在飞行实验结束后及时得到各参数信息,满足工作需求。

基于ADS的接收机码元同步算法实现

数字通信系统中,码元同步对于实现信号的准确判决码元和降低系统误码率起着关键作用。介绍了在ADS仿真环境下实现16QAM接收机码元同步算法。采用的定时误差提取算法消除了传统算法在16QAM系统中引起的时钟抖动问题,实现了接收信号和发送信号同步。并对该算法在ADS环境下进行了仿真,仿真结果表明该算法实现了码元同步的功能,并对干扰有较强的抵抗能力。

FM调频偏移高精度测量方法

在FM调制信号调频频偏参数测量过程中,测量准确度与载波偏移误差、解调带宽、采样速率等密切相关。本文提出的FM调频偏移高精度测量方法 ,首先采用相位差分法从获得的IQ信号数据中提取瞬时频率波形,然后利用戈泽尔算法计算出瞬时频率波形中存在的直流偏移,并进行去直流处理,最后采用加窗SINC正弦内插方法对瞬时频率波形进行插值,从内插的波形中获得调频偏移。实际应用结果表明,采用该方法能够满足调频频偏测量准确度优于1%的测量要求。