基于卡尔曼滤波的快时变稀疏信道估计新技术

针对高铁以及山区环境下正交频分复用（orthogonal frequency division multiplexing,OFDM）通信系统的信道估计问题,提出一种基于卡尔曼滤波的快时变稀疏信道估计方法.该方法基于快时变信道的基扩展模型（basic expansion model,BEM）,应用压缩感知（compressed sensing,CS）理论进行稀疏时延估计,并应用卡尔曼滤波（Kalman filter,KF）技术对BEM系数进行估计,进而获得信道增益.仿真结果表明,在相同信噪比（signal to noise ratio,SNR）条件下,随着归一化多普勒频移（frequency-normalized Doppler shift,FND）增大,新方法的信道估计均方差（mean square error,MSE）性能优于传统方法,如当SNR为20 dB,FND为0.1时,新方法较传统方法性能提升了4 dB,表明对信道时变性具有更优的鲁棒性;在相同的多普勒频移条件下,随着SNR增加,各方法的均方差均有所改善,新方法改善更明显,如当FND为0.2时,在信道估计均方差为0.06的条件下,新方法较传统方法获得了6 dB的信噪比增益,表明对抗信道噪声能力更强.      

基于简化差分相干积累的北斗B1频点信号精捕获算法

北斗卫星信号的捕获速度、灵敏度及精度将直接影响接收机的性能指标.本文提出了一种提高北斗导航卫星B1频点信号检测信噪比的精捕获算法,该算法基于简化差分相干积累（SDCI）的短时匹配滤波器（STMF）和快速傅里叶变换（FFT）运算（STMF-FFT）.为了保证在降低FFT运算量和提高信号检测概率的条件下,获得更精确的多普勒频率估计,采用逼近效果较好的切比雪夫线性最小二乘曲线拟合法得到多普勒频移的精确化估计值.理论分析和仿真验证表明：本文提出的SDCI算法比非相干积累算法获得的检测信噪比高约3.2 dB.     

大多普勒频移下DS／FH混合扩频测控机理与方法研究

航天测控系统面临大多普勒频移问题，并且要求具有很强的抗干扰、抗截获等能力。各国都高度重视大多普勒频移下的航天测控抗干扰、抗截获问题的研究。美、欧等发达国家对其民用航天测控系统利用直接序列（DS）扩频测控体制，通过扩展频谱降低发射信号的功率谱密度，从而提高其测控抗干扰能力。但这些民用测控系统在军用测控环境中的抗干扰能力还显得比较脆弱。对于干信比大于50dB条件下的安全测控，     

窄带干扰条件下水声OFDM系统LMMSE信道估计算法

因为正交频分复用（OFDM）系统中强窄带干扰引起水声信道估计性能退化,因此,提出了一种可实用的线性最小均方误差（LMMSE）信道估计方法.该方法结合最小二乘（LS）信道估计结果对受窄带干扰（NBJ）和加性高斯白噪声（AWGN）噪声干扰的导频子载波进行辨别,从而获得最有效信道抽头;根据导出的理论模型,给出了信道自相关、窄带干扰信号和噪声功率等参数的近似估计方法;并采用傅里叶变换以避免矩阵的求逆运算,减少了计算复杂度.仿真结果表明,在强干扰信号条件下,文中提出的方法接近理想状态的LMMSE方法.     

GPS软件接收机高精度定位和测速的研究与实现

:在GPS软件接收机架构下,基于MATLAB软件平台.分析了捕获和跟踪方法.提出了一种仅利用采样数据计算伪距,并实现较高定位精度的方法.不直接测量某个历元的多普勒频移.而是测量在某一时间间隔内的多普勒频移之间的多普勒计数,实现高精度的测速.利用实际采集的GPS中频信号,通过仿真实验,实现了高精度定位和测速功能.实验结果表明,利用实际采集得到的GPS中频数据,在EGPS软件接收机架构下,完成GPS全部基带信号处理以及定位和测速等,完整实现了一个接收机的功能.     

高速铁路环境下TD-SCDMA系统的多普勒频偏校正算法

高速铁路环境带来的大多普勒频偏会严重破坏移动通信系统性能.为消除大多普勒频偏的影响并且不增加终端的设备复杂度,本文提出一种低运算复杂度的TD-SCDMA系统多普勒（Doppler）频偏校正方案.方案首先利用系统上行时隙中训练序列（Midamble）的结构特点估计多普勒频偏.然后,根据时分复用系统的特点,利用上行时隙的多普勒频偏估计结果在基站端对下行时隙进行多普勒频偏预校正.仿真结果表明,所提出的多普勒频偏校正方案在高速铁路环境下可以取得良好的性能.     

基于ZPW-2000A区间模拟控制系统的研究

基于我国铁路区间广泛使用的ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞制式,利用计算机仿真技术对区间的部分设备及功能进行了模拟.本系统具有区间列车模拟运行,可以实现计算机对低频、载频的控制,地面信号、车载信号模拟,区间移频信号的采集,模拟示波器显示各种信息以及对移频信号作频谱分析等.     

移动无线信道多径衰落的仿真

移动无线信道传输特性的仿真对移动通信的研究具有重要意义,其中多径衰落仿真又是其中的重点和难点.针对多普勒频移和无线信道的随机性,讨论了无线信道的小尺度模型.运用数字信号处理方法,在频域给出了多普勒滤波仿真信道多径衰落的方法、频率选择性信道的仿真模型和仿真曲线.该方法较好地模拟了信号载波频率和通信终端移动速度的影响.     

移动无线信道数理模型分析

分析了空间电磁波信号传输的数学和物理模型,介绍了移动通信中经常提到的多普勒频移、相干带宽和相干时间的概念,给出了实际移动通信系统中抗衰落分集技术应用实例.     

一种在OFDM系统中同步训练序列结构优化方法

同步对于正交频分复用（OFDM）性能至关重要,由于经典Schmidl＆Cox同步算法在符号定时同步估计中,存在同步估计不准确性问题,故对训练序列的结构进行优化,以提高系统性能.     

单个移动荷载激励下桥梁最大位移响应的频域分析

为了更加有效地建立列车运营速度与桥梁最大位移响应之间的关系, 针对单个移动荷载激励下桥梁最大位移响应提出了一种频域分析方法; 采用傅里叶变换推导出单个移动荷载匀速通过梁桥时的移动荷载谱和桥梁振动位移响应谱, 通过分析移动荷载幅值谱获得了导致桥梁自由振动位移出现极值响应的移动荷载速度, 并提出了该移动荷载速度的计算公式; 以一简支梁为例, 通过与相关文献结果的对比, 验证了本文数值计算程序的正确性, 进一步基于该程序, 通过数值分析验证了频域分析方法理论推导的正确性和移动荷载速度计算公式的准确性。研究结果表明: 在频域内得到的移动荷载幅值谱与时域内得到的桥梁自由振动幅值响应规律一致, 因此, 移动荷载幅值谱能有效反映桥梁自由振动位移响应; 导致桥梁发生自由振动最大位移响应的移动荷载速度与移动荷载幅值谱最大值对应的速度相等, 且移动荷载幅值谱的其他极值点与桥梁自由振动位移响应极值点对应的移动荷载速度一致; 在自由振动阶段, 桥梁位移响应极值点对应的单个移动荷载速度仅与桥梁自振频率和跨度有关; 单个移动荷载以共振速度通过桥梁时, 桥梁发生的受迫振动与自由振动位移响应均不是最大响应, 因此, 对于高速铁路桥梁的列车运营速度, 除关注列车共振速度外, 需更加重视使桥梁产生最大位移响应的速度。      

基于调制白噪声与查表法的非平稳路面不平度建模方法

针对实测道路功率谱密度频率结构不同与汽车行驶速度变化引起的非平稳问题, 分析了现有路面不平度模型的准确性, 提出了一种基于调制白噪声与查表法的非平稳路面不平度建模方法; 结合白噪声生成方法和离散功率谱密度的计算公式, 推导出了能够确保路面不平度计算功率谱与设计功率谱完全吻合的Band-Limited White Noise模块参数设定方法; 通过不同设定值组合的白噪声功率谱密度与路面不平度功率谱密度计算结果对比, 验证了所提出的Band-Limited White Noise模块参数设定值的准确性; 为解决频率指数不等于2的空间域内非平稳路面不平度建模问题, 提出了由1个基准项和若干个精度校正项组成, 且调制传递函数模的平方逼近具有任意频率指数的道路功率谱表达式; 为获取考虑车速变化影响的频率时变的时域内非平稳路面不平度输入模型, 基于空间路面不平度固定不变的原理, 提出了利用查表法, 获得变车速工况下时域内非平稳路面不平度; 通过空间域内非平稳路面不平度建模及考虑车速变化的非平稳路面不平度建模应用, 验证了所提建模方法的优越性。研究结果表明: 使用基于调制白噪声的非平稳路面不平度建模方法构建的空间域路面不平度功率谱曲线, 与应用实例中的设计目标曲线吻合良好, 且结合查表法可以有效地解决时变车速带来的时域内非平稳路面不平度建模问题。      

一种基于Radon变换的SAR多普勒参数估计方法

分析了SAR的方位向多普勒参数与工作几何结构的关系,基于此提出了利用Radon变换实现SAR多普勒参数估计的方法.该方法能够准确地估计出实时多普勒中心和多普勒调频率,且避免了多普勒中心估计中的多普勒模糊问题,计算机仿真验证了该算法的有效性.     

运行模态分析技术在桥梁状态评估中的应用

在输出功率谱的基础上建立了桥梁运行模态分析方法——频域分解法。该方法利用来往车辆激励的响应测量数据,进行无偏功率谱分析,然后对响应谱矩阵进行奇异值分解来识别桥梁的模态参数。该方法保留了传统频域法快速简便的特点,还可以解决传统频域法不能识别近频和重频模态的问题。通过实桥测试,证明该方法可用于桥梁承载力和使用状况评估。     

高速列车转向架构架载荷识别与分布特性

以某型高速列车转向架构架为对象, 研究了高速列车转向架构架载荷识别与分布特性; 分析了基于动应力响应识别构架载荷的原理并基于截断奇异值法对构架载荷进行了反推识别, 采用核密度估计法对构架载荷极值分布特性进行了分析, 基于3σ准则获得了不同出现概率下的构架载荷极值区间, 利用雨流计数法编制了构架载荷的二维载荷谱并基于Goodman方程将二维载荷谱等效转换为一维载荷谱, 基于一维载荷谱分析了各载荷系载荷的累积频次分布规律。研究结果表明: 对于本文研究对象而言, 当截断数目为1时, 载荷识别结果的相对误差最小; 载荷极小值与载荷极大值的概率密度分布整体相对于坐标系的纵坐标轴对称, 涵盖载荷范围越大的载荷系, 其概率密度的极值越低; 齿轮箱载荷系极大值与极小值涵盖的载荷范围最大, 最大载荷达到25 kN, 制动载荷系、侧滚载荷系与横向载荷系次之, 最大载荷达到了15 kN, 浮沉载荷系的最大载荷约为5 kN, 扭转载荷系极值涵盖的范围最小, 最大极值约为3 kN; 随着出现概率的增大, 各载荷系极值区间也逐渐变大; 各载荷系的二维载荷谱均有明显的载荷频次极值, 各载荷系的载荷频次极值均出现在低幅值区域; 对于二维载荷谱等效后的一维载荷谱累积频次分布, 各载荷系总累积频次相当, 齿轮箱载荷系的最大载荷幅值明显大于其他载荷系, 其他载荷系的最大载荷幅值由大到小依次为侧滚载荷系、制动载荷系、浮沉载荷系、横向载荷系和扭转载荷系。      

一种新颖滞环PWM控制技术的仿真研究

随着电力电子技术的发展,变流器及其控制策略在交流传动领域得到了广泛应用。对电压型逆变器来说,电流滞环跟踪PwM控制是一种实现简单、运行可靠的控制技术,但传统的电流滞环控制,负载电流在开关频率频带上的谐波失真较大,通过采用一种随机带宽滞环控制的方法,可以扩展负载电流在开关频率旁频带附近的带宽,减小负载电流的谐波失真。仿真结果验证了该方法的正确性和可行性.     

基于小波变换的高速列车表面脉动压力提取

高速列车表面压力测试过程中,为了克服微型压阻式气压传感器测试的脉动压力信噪比低的缺点,有效提取出脉动压力,建立了传感器输出模型;利用相关系数法确定分解层数,根据3原则计算分层阈值,提出一种小波变换阈值去噪方法.用该方法对CRH(China railway high-speed)某型动车组静态测试信号进行去噪处理;并进行200 km/h动车组表面压力测试信号脉动压力的提取,建立了脉动压力功率谱模型.研究结果表明:该方法能有效提取出列车表面脉动压力,测点处脉动压力的幅值在20 Pa范围内时刻波动,频率主要集中在0~200 Hz;建立的脉动压力功率谱模型为列车减振和降噪提供理论指导.      

基于Logistic混沌方程的光通信系统仿真研究

通过混沌光通信系统模型的建立,利用MATLAB对Logistic混沌方程产生混沌序列进行频谱能量和功率谱密度分析,发现混沌信号的频谱密度可以作为光通信系统模型的检测依据,并在此基础上进行MATLAB仿真研究,表明可以将混沌信号作为信息载体,实现光通信的混沌传输,由于混沌理论具有良好检测微弱信号的能力,从而开辟了光通信长距离无色散传输的另一种途径．     

柴油发电机组限位器冲击试验研究

某弹性安装的柴油发电机组运转时受到了冲击作用,测试了其加速度响应。实测信号是自身运转振动和冲击响应的综合。采用小波分解重构和小波阈值降噪方法分离冲击响应,结果表明冲击信号主要由2部分构成：（1）低频衰减正弦信号,是由底座冲击经过隔振器后传递到柴油机的响应;（2）频率成分复杂的信号,是限位器造成的冲击。计算了限位器冲击信号的冲击响应谱。     

一种新的循环谱统计量频谱感知算法

为了提高认知无线电中感知用户对授权用户（主用户）的检测概率,提出一种新的基于循环谱统计量的主用户信号检测算法．该算法利用循环谱离散频域平滑方法,对信号的循环谱在循环频率处建立合理的检测统计量,然后求解得到对应不同虚警概率的判决门限,以使感知用户能检测信噪比更低的授权用户信号．该算法具有检测结构简单,易实现的特点．仿真结果表明,在高斯白噪声信道中,虚警概率为0．1,频域平滑累积次数为255,在信噪比为-16dB的条件下,与Dandawate-Giannakis（DG）方法相比,本文算法的检测概率提高23％．