基于FFT-FS频谱细化技术的船模耐波性试验测量信号分析方法研究

针对FFT频率分辨率受限制且精度不高的缺点以及船模对波浪的运动响应频率是低频且窄带的特点,采用FFT-FS方法对测量的运动响应信号在其对应的窄带频段内进行频谱细化获得更细致准确的信号频域特征;通过对该算法的运算量及分析精度的研究表明该算法是一种运算效率高、分析精度高且受信号本身信噪比影响小的频域分析方法;通过对船模运动响应的仿真信号和实测信号的分析表明该算法确实能有效地用于船模耐波性试验测量数据的定量分析。     

基于FPGA的多通道自适应频率测量方法

在大型试验系统中,为满足实时控制要求,需要快速、精确地测量出多个通道信号的频率值。本文对多周期同步测频法加以修改,提出了自适应测频法,对于被测信号采用上升沿和下降沿一起计数,对于标准频率信号通过判断计数时间是否超过门限时间且包含被测信号至少一个周期来停止计数,该方法可通过FPGA芯片编程实现。新方法包含更多的测量样本,避免产生无效的测量时间,使得测量更加高效,速度更快,并能在很宽的频率范围内保证测量精度,而且可以通过FPGA芯片物理多线程并行工作模式来保证多通道同步采集。通过理论分析和实验验证,证明了采用改进的自适应测频法优于传统的多周期同步测频法,并能应用于多通道频率测量系统中。     

一种基于DSP的相位差测量技术研究与实现

为提高相位法测距的精度,介绍一种数字化的相位差测量方法,通过离散傅立叶变换将待测信号变换到频域进行处理,利用信号加窗减小信号的能量泄漏.以TMS320VC5402数字信号处理器实现FFT检相算法,给出检相程序的实现流程.测试表明,与模拟式相位差测量方法相比,基于FFT的数字检相方法具有更高的测量精度,且实现方式灵活多样.     

针对高转速A/D采集的自适应平滑处理方法

船舶领域常用瞬间转速测量对各类大型机械设备进行运行状态监测及信号控制,为了提高瞬时转速测量的精度,从而提高船舶设备运行控制的准确性以及设备健康状态评估的有效性,基于传统模数转换（A/D）采集的采集转速方法——测频率法和测周期法,通过对A/D转速测量点数进行多周期平滑处理,并加入转速分段测量的自适应机制,提高A/D采集瞬时高转速的精度。在进行模拟仿真与理论结果比较验证后,进一步开展在实际测量中自适应平滑处理方法对转速测量精度影响的研究。仿真及试验结果表明,采用的转速测量方法针对不同的转频均可有效降低转速测量误差,研究成果可为船舶机械设备转速测量提供一定参考。     

某型柴油机示功图通道效应消除方法

为准确获取示功图,有效去除示功图的各种误差,文中针对某型柴油机在实测p-φ示功图过程中出现的通道效应,介绍了光顺法和频域滤波法两种常用的消除通道效应方法,并根据分析比较确定采用频域滤波法来消除通道效应对示功图的影响.经过频谱分析和滤波,结果表明该方法能够较好地消除通道效应对于示功图的影响.     

新颖等精度数字频率计设计

介绍了等精度的多周期同步测频原理，并对其测量精度和特点同传统测量方法进行了对比分析，证明了多周期同步测频方法的优势。基于ACTEL公司的现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）芯片，应用多周期同步测频原理，设计完成了一款具有同步频率测量功能和串行外设接口（Serial Peripheral Interface，sPI）的数字频率计，具有测量精度高、实时性好、集成性好、可靠性高、系统可扩展等优点，并经实测验证达到了设计预期。     

OFDM系统时频二维信道估计研究

针对短波信道时变色散的特点,设计了OFDM系统信道估计所需的时频二维棱形插入导频图案,并根据时频域两方向导频插入的稀疏程度,选择了二维插值的方法和插值次序,另外,提出了改进的变换域DFT信道估计算法.该算法通过适当选取变换域补零的位置,有效减小了非整数倍采样间隔信道时延引入的能量泄露,并滤除了噪声的影响.最后,在短波多径环境下仿真算法的性能,并与常用频域插值算法和维纳滤波方法进行了对比.仿真结果表明：改进方法的增强了算法对多径延迟分布的鲁棒性,提高了信道估计精度,同时还保持了较低的计算复杂度.     

基于最小二乘算法的 OFDM 信道估计

作为一种高效的传输技术,正交频分复用（OFDM ）正被广泛地应用于下一代无线通信系统。论文采用一种OFDM 系统中低复杂度的最小二乘（LS）信道估计算法,该算法采用在频域上插人梳状导频数据,通过仿真,证明了该算法在瑞利衰落多径信道中的优越性。同时,仿真也表明,当信道变化过快时,该算法的优越性将变得不再显著。     

融合浮标与潜标的水声定位噪声测量系统

融合浮标与潜标的水声定位噪声测量系统,可实现对监测水域内不同噪声辐射量级目标的全天候噪声测量。高精度时钟及GPS的加入保证该系统能精确预测各时刻水下目标的运动轨迹。该系统在进行噪声测量时,为保证系统精度,使用频谱补偿修正算法,显著提高时延计算精度。该系统的主控软件可显示待测目标的轨迹,并可融合时间、位置、声学测量信息等对水下目标的噪声进行处理,获取噪声功率谱密度等特性。湖上试验的结果表明,该系统定位结果稳定可靠。     

基于粒子群优化卡尔曼滤波的水下机器人信号处理

在卡尔曼滤波的基础上,引入粒子群优化算法,对卡尔曼滤波方法进行改进,提出基于粒子群优化的卡尔曼滤波器模型,从而提高水下机器人测量数据的精度,降低系统噪声和量测噪声所带来的误差。水池仿真试验结果表明改进的滤波方法有效、实用。     

基于Bagging-GPR的舰船目标RCS频率外推技术北大核心CSCD

[目的]针对高频情况下使用传统仿真、实测方法获取舰船目标RCS受限的问题,提出一种结合引导聚集(Bagging)算法与基于谱混合协方差函数的高斯过程回归(GPR)模型的混合方法(Bagging-GPR),从而根据仿真和实测得到的低频段RCS数据,准确高效地外推高频段的RCS数据。[方法]首先,根据舰船目标低频段单站RCS数据,以重采样的方式获取训练子集,并使用基于谱混合协方差函数的GPR模型对各子集的RCS数据在频域上进行外推;然后,通过Bagging算法将各子集的外推结果进行混合,以进一步提高GPR的外推精度和鲁棒性;最后,分别在舰船模型的仿真数据集和实测数据集上对Bagging-GPR混合方法的性能予以试验验证。[结果]结果表明,Bagging-GPR可以实现实时外推,预测值与仿真值、实测值基本一致,均方根误差很小。[结论]所提方法具有较高的频域RCS数据外推精度和良好的鲁棒性,可为快速获取目标的高频RCS特征提供一种新的技术手段。     

一种基于FFT的GPS信号快速捕获算法

在与传统的时域串行搜索捕获算法比较的基础之上,分析了利用FFT实现C/A码初始相位和载波多普勒频移快速捕获的频域圆周相关算法模型.并对该算法进行了仿真验证,成功地解算出C/A码初始相位和载波多普勒频移.实验证明圆周相关算法可实现GPS信号的快速捕获,是一种适合于GPS软件接收机工程实现的算法.     

基于GPS信号多普勒补偿的空中目标探测方法

针对现代雷达面临的恶劣战场环境,提出了基于GPS反射信号处理的空中目标探测方法。介绍了一种基于分组信号FFT处理的多普勒补偿算法,抑制了目标多普勒频移对GPS信号自相关性能的破坏。对FFT处理后信号进行不同的多普勒模糊度修正,然后对修正结果脉压后取大,消除了多普勒测量模糊,实现了对目标速度的准确测量。仿真表明：在多普勒完全补偿的情况下,该方法可获得40Hz的多普勒测量精度和良好的信号处理增益,扩展了多普勒测量范围和精度,能够实现空中目标探测。     

频率信号采集测试系统

频率信号采集测试系统采用PCL-836多功能计数器、定时器卡,基于等精度测频方法实现,讨论了基本的测量原理并对系统的硬件线路实现和软件设计作了详细的介绍和分析。     

基于SA-PSO算法的多基地声纳水下目标初始位置估计

本文首先通过理论推导分析了利用多基地声纳发射端,声纳接收端以及双基地联合定位各自的水下目标测量误差,仿真结果表明联合定位得到的量测误差明显小于单个声纳的定位精度。其次,针对水下目标初始位置估计精度较低的问题,将模拟退火粒子群算法(SA-PSO)算法运用到双基地的水下目标初始位置估计,该算法基于初始时刻获取量测和估计量测的加权最小二乘原则估计目标的初始位置。仿真结果表明,该算法以少于60次的迭代次数收敛,并且初始位置估计误差略大于克拉美劳下界。     

相位检测频率系统的设计

提出一种新的相位重合检测技术测量频率,相位重合检测技术是用被测信号和标频信号的相位重合点来触发测量闸门,使测量闸门信号不仅与被测信号,而且与标频信号都同步,这种方法消除了一般测频系统中的±1字的误差,并且实现宽频率范围内的高精度测量。     

水下航行器导航系统的模糊自适应多模型滤波方法

为了提高水下航行器组合导航系统的精度,针对系统模型和量测噪声随实际工作环境的不同而变化的特点,提出了一种基于模糊自适应改进多模型滤波的算法。首先依据多模滤波的思想,对系统进行离散化建模;然后基于协方差匹配技术,利用滤波信息的统计方差和计算方差的偏差作为模糊系统输入,设计模糊推理系统调节量测噪声方差,最后给出算法的实现过程。仿真结果表明,所提方法可增强估计算法的抗干扰能力,提高了估计精度。     

船舶相对风的融合算法研究

船舶相对风是指船舶在海面上系泊或航行时测风传感器所测得的风速风向,大中型船舶往往安装2个以上的测风传感器以克服单传感器的局限性。为了综合利用多个传感器的测量值,提出一种基于动态权值的数据融合算法。在此基础上为进一步提高融合数据精度,将参考基准值首先采用卡尔曼滤波进行优化处理,然后再将其代入公式参与融合计算。采用实船航行试验测风数据验证表明,该融合算法能够区分测量值的优劣,倚重更有利的测量信息,有效降低相对风的测量误差,优于目前广泛采用的算数平均值方法。     

基于测姿GPS及电子罗盘组合的姿态估计算法

针对低成本姿态测量应用需求,研究了由测姿GPS与电子罗盘组合的姿态估计算法。以捷联姿态误差模型为基础,利用等效倾角误差表示姿态误差,引入角速率误差作为状态参量,通过四元数微分方程推导等效倾角误差传递模型。从GPS双差载波相位测量方程和电子罗盘地磁矢量方程出发,从观测量的物理意义出发推导了等效倾角误差为状态参量的非线性观测方程。采用扩展卡尔曼滤波对姿态参数进行状态估计。车载实验表明该算法能够有效地提高姿态测量精度和系统的鲁棒性,具有较好的实用性。     

高精度系统时钟下的相对定位算法研究

在TDMA消息分发机制的网络中,获取成员之间准确地相对位置关系十分重要。由于一般导航系统提供的经纬度误差较大,本文提出一种在高精度系统时钟下,通过伪距测量实现网内节点相对定位的算法。在此基础上,详细介绍了针对高动态用户的TOA测量与惯性导航系统（INS）相结合的组合导航算法,建立以导航控制器为坐标原点的相对导航坐标系,根据惯导误差理论设计卡尔曼滤波器,并进行仿真分析。结果显示,该算法对于网内节点的定位精度有明显提高。