基于 FPGA的高速雷达信号实时处理

介绍了一种实现高速雷达信号实时处理的 IP核的实现方法.将采样率为4G/S的雷达采样信号分为16路采样频率为250M/S的信号并行输入给 FPGA芯片.然后,在芯片内对这16路信号进行并行处理,完成采样信号与特征库信号的相关计算.首先介绍了快速相关计算的方法和重叠相加法的原理,给出了用 FPGA实现快速实时相关计算框图.通过平台测试和仿真计算,结果表明,设计满足资源、时序以及精度等各方面要求     

基于压缩感知的土壤呼吸监测传感网动态采样调度策略

土壤呼吸监测传感网通常部署在野外,无法直接访问电力,并且土壤呼吸测量过程比较复杂、能耗较高,因此在满足重建准确度要求的前提下,希望以尽量少的采样次数来进行测量.利用土壤呼吸真实物理过程中时间序列的相关性,可以采用压缩感知理论来实现采样调度.本文提出了一种基于压缩感知的分段动态采样调度策略:利用前期测量数据进行分析得到的先验知识,对测量时间区间的数据序列进行分段线性拟合,依据分段数据子序列的线性程度度量指标,动态确定各段的采样率.土壤呼吸测量仪在进行监测时,按照分段动态变化的采样率构造压缩感知采样和重建所需的测量矩阵.实验结果表明,相比平均采样率相同的固定采样策略,本文提出的分段动态采样策略能够得到更好的重建质量,即如果以确定的重建误差阈值作为需求,则本文的动态采样策略具有更小的采样率.虽然计算动态采样率会带来一定的计算开销,但减少的采样次数可以节省更多的能量.本文提出的基于压缩感知的分段动态采样策略,虽然在土壤呼吸监测传感网的应用场景中进行了实验和分析,但其思想对于其他类似应用的采样调度和节能问题也具有借鉴价值和潜在的可应用性.     

基于最大方差展开的非线性信号降噪方法及其在故障诊断中的应用

将流形学习的思想引入信号降噪中,提出了一种新的基于最大方差展开（maximum variance unfolding,MVU）的非线性信号降噪方法.该方法首先基于相空间重构理论将含噪信号重构到高维相空间,再采用流形学习理论中的MVU算法对相空间数据进行非线性降维,将蕴含在相空间中代表吸引子的低维流形与噪声子空间分离,然后对低维流形进行逆重构,从而得到降噪后的信号.对加噪的Lorenz信号的仿真结果表明,该方法的降噪性能要优于基于KPCA的非线性降噪方法,且具有参数估计简单、参数影响不大等优点.最后将该降噪方法应用于带有轻碰磨故障的航空发动机转子―机匣系统振动信号,有效地提取出了淹没在噪声中的轻碰磨故障特征.     

基于证据推理的故障预报模型

为处理存在定量与定性不确定性信息的非线性复杂系统故障预报问题,建立了基于证据推理(evidential reasoning,ER)的故障预报模型,提出了ER预测模型的参数优化方法.该模型利用ER算法可以处理精确数据、不完整数据、模糊数据的能力,及其非线性融合的特性,对模型的输入信号,通过信息变换技术转化到信度结构框架下,应用解析ER算法对输入信息融合,根据输出数据的类型,构造相应的预测输出,给出了故障识别方法.针对ER预测模型参数难以精确的主观确定的困难,建立了非线性优化模型,对模型参数进行优化学习,获取最优模型参数.通过实验对ER预测模型的性能进行了分析,结果表明,建立的预测模型和参数优化模型可以有效的处理故障预报问题.     

变转速下机械设备动态信号分析方法的回顾与展望

变转速下,传统的等时间间隔采样所获得的机械动态信号已不再保持原有的周期特性,此时,无法采用经典的基于傅里叶变换理论谱分析方法来分析信号.为此,各种针对变转速机械设备动态信号的分析方法纷纷推出.尤其在近几年,这一问题已成为机械故障诊断领域国内外同行关注的焦点.然而,不同类型机械设备的转速变化形式千差万别,测试条件也各不相同,已有的各种方法到底具有怎样的适应性,还有哪些问题尚未解决,一直没有深入讨论.本文针对这一背景,对现有的变转速机械设备的动态信号分析方法进行梳理,从阶次跟踪、循环平稳分析、时频分析、经验模式分析、非平稳建模等几个方面进行评述,对其发展的技术路线、适用范围、使用方法以及发展空间开展讨论,并指出变转速机械设备的信号分析、故障诊断所需要进一步开展的研究方向.     

基于监测信号特征的批量钻削工序质量研究

针对批量钻削工序质量的快速监测和分析问题,利用批量钻削加工过程主轴功率信号和声信号的时域统计特征和频域能量特征构造了批量工序钻削过程特征矩阵。应用K均值聚类技术从时域统计、频域能量和时频域综合特征三个角度依据钻孔本身的质量特征对钻孔进行分类,分析批量工序过程特征分布状况,间接反映批量钻削工序质量。对比人工质量检测结果,分析批量钻削过程监控信号时频域特征矩阵聚类纯净度,结果显示其工序质量分布状况检测准确率高达94.19%     

基于预测滤波器的故障诊断方法研究

提出了基于预测滤波器的非线性系统的系统故障诊断的方法, 并且给出了这种方法的故障可检测性条件, 故障的误检率和漏检率, 以及故障检测时间的上界. 通过对一个二阶非线性系统进行的仿真验证了这种方法的有效性. 结果表明预测滤波器用于故障诊断时, 具有较快的速度、较低的误检和漏检率, 并且在故障发生后仍然具有对系统状态的跟踪能力. 该方法提供的实时故障估计还可以用于在线故障补偿.     

ZnO压敏电阻交流老化TSC特性

氧化锌压敏电阻片的交流老化特性及机理一直以来广泛受到人们的关注.本文基于"十度倍半"法则开展了ZnO压敏电阻加速老化试验,并对老化各阶段的试样进行了功率损耗和热刺激电流(TSC)测试.测试结果显示,随着老化时间的增加,ZnO压敏电阻片的功率损耗增大、TSC陷阱电荷量增加,同时陷阱能级也有加深;此外,功率损耗增大与TSC陷阱电荷量增加有相同的趋势.初步分析表明,迁移的填隙锌离子影响了空间电荷的分布,导致肖特基势垒的降低,引起了陷阱能级的变化.     

基于FPGA和USB的数据采集系统设计

以逻辑器件FPGA和USB2.0芯片CY7C68013为核心,设计了4路模拟输入、12位数字精度、每路模拟输入采样速率均为250 kBPS的数据采集系统.该系统能够在板卡上实现信号的采集及前端处理,并能通过USB总线与上位机通信.实现数据的存储、显示及后端处理.在数据采集与传输模块的设计中,给出了数据采集和传输的原理图及其电路的详图,详细的介绍了FPGA在数据采集系统中的实现过程.     

基于输出时滞方法的采样数据系统故障估计

从时滞系统角度率先研究了一类非均匀采样数据系统的故障估计问题.首先,基于输出时滞方法将采样数据系统建模成具有时变时滞输出的连续时间系统;然后,通过分析自适应诊断观测器不再适用于此类连续时滞系统的原因,提出了一种能够保证估计误差指数收敛的增广故障估计滤波器设计新方法;并进一步研究了具有噪声干扰的采样数据系统的时变故障估计问题;最后,通过对某型飞控系统的仿真实验结果验证了所提方法的有效性.     

稀疏化的压缩传感超声图像重构特性研究

传统医学超声成像射频信息存储数据量大,传输耗时且成本高.基于稀疏化的压缩传感技术,研究超声图像的稀疏特性,利用离散余弦变换(DCT)对原始超声图像进行稀疏变换,在稀疏域内进行压缩采样获得降采样数据,然后通过求解L1范数重构原始图像.理论和实验表明,该方法可以很好地应用到超声图像的重构中,且随着稀疏度的减小和测量值的增加,重构图像的峰值信噪比(PSNR值)增加,重构图像的视觉效果较好.     

The identification of chemical intermediates in enzyme catalysis by the rapid quench-flow technique

Traditionally, enzyme transient kinetics have been studied by the stopped-flow and rapid quench-flow (QF) methods. Whereas stopped-flow is the more convenient, it suffers from two weaknesses: optically silent systems cannot be studied, and when there is a signal it cannot always be assigned to a particular step in the reaction pathway. QF is a chemical sampling method; reaction mixtures are aged for a few milliseconds or longer, ‘stopped’ by a quenching agent and the product or the intermediate is measured by a specific analytical method. Here we show that by exploiting the array of current analytical methods and different quenching agents, the QF method is a key technique for identifying, and for characterising kinetically, intermediates in enzyme reaction pathways and for determining the order by which bonds are formed or cleaved by enzymes acting on polymer substrates such as DNA. Received 24 May 2006; received after revision: 3 July 2006; accepted 19 July 2006     

基于压缩感知的多角度合成孔径雷达成像

多角度合成孔径雷达（syntheticapertureradar,SAR）成像是实现多SAR信息融合的重要方式．对提高成像分辨率．重构目标轮廓进而提高雷达目标检测或分类性能具有基础性价值．由于各传感器发射信号和测量位置的多样性,实现多角度SAR成像具有挑战性．如何在噪声干扰情况下快速实现多角度SAR成像是一个新问题．本文建立了基于压缩感知的多角度SAR测量模型．通过对测量矩阵的分析,证明多角度SAR测量角度范围、发射信号载频和空间采样位置是影响成像性能的关键因素,研究了目标空间离散间隔对成像质量和分辨率的影响．以上述分析为基础,本文对多角度SAR发射信号载频和测量位置进行设计,构建满足约束等距性的测量矩阵．针对测量矩阵阶次较高的问题,文章提出用分段正交匹配追踪（stagewiseorthogonalmatchingpursuit,STOMP）进行模型求解,在测量矩阵欠定严重的情况下,该算法可以迅速求得模型最优稀疏解．在实验环节．通过分析多角度SAR参数对成像性能的影响,进一步验证了本文结论．实验验证了模型和相应求解算法的有效性和鲁棒性．     

准相位匹配PPLN波导全光开关特性研究

本文利用一种具有半圆形极化畴结构的PPLN晶体，在慢变振幅近似条件下，基于二阶非线性效应并考虑到控制光和信号光简并二波耦合时周期性极化铌酸锂波导内的耦合模方程，用数值方法对小信号时相位失配情况下的全光开关特性进行了研究，分析了由于光栅周期、晶体温度和控制光波长变化引起的相位失配对输出的信号光功率的影响，并给出了输出信号光功率与控制光功率之间的关系曲线。发现在相位失配的情况下增大控制光的功率可以达到信号光的关断，具有较好的开关特性。     

图像视频信号的压缩采样与稀疏重建

要视觉传感器通常不知道它们“看到”的现象之下的物理过程,以远远超出图像视频信号有效维度的Shannon／Nyquist采样率获取图像视频数据,从而导致了对图像视频信号的存储、传输等数字处理的巨大压力．压缩感知（compressivesensing,CS）理论表明：在某个线性变换域下稀疏的信号,可以利用少量的观测数据精确地重建,或在噪声情况下鲁棒地重建．压缩感知是实现图像视频信号有效维度采样的理论基础,为图像视频信号的采样、处理和识别等领域带来了前所未有的突破．本文对图像视频信号领域压缩感知面临的基本问题：压缩采样、稀疏重建模型及其优化求解算法的研究进展进行了综述．在采样方面,分析了图像视频信号随机观测矩阵和有结构观测矩阵的性能;在稀疏重建模型方面,从图像视频信号的稀疏先验性出发、介绍了分析型的重建模型和合成型重建模型的构建方法;在优化求解方面,针对重建模型,介绍了约束优化问题和无约束优化问题两类求解算法．以此为基础,分析了在图像视频领域压缩感知的理论与应用的进一步发展所面临的问题和挑战,展望了未来的发展方向．     

新型自由侧翻式拍门研究

结合传统拍门的研究方法，从理论上分析和研究了一种新型拍门即自由侧翻式拍门的运动规律和撞击力。主要内容包括：拍门的结构和工作原理、无水空翻时拍门的运动规律和撞击力、停泵闭门过程中拍门的运动规律和撞击力、拍门撞击力的求解方法、拍门的流态和水力损失分析等，得出一般拍门的运动方程和撞击力近似表达式，并结合百里洲泵站更新改造工程拍门改造实例进行计算。结果表明该新型拍门克服了传统拍门的缺陷，运行时阻力小、开启角度大、水流流态好，无需配套设备，造价低廉，安装与检修方便。     

利用AR模型参数和BP神经网络辨识微震信号

利用AR模型参数和BP神经网络,针对矿山微震信号具有频带较宽、谱成分丰富的特性,提出了时不同频率范围的信号和噪声进行滤波处理的方法.利用该方法可将噪声与信号分离以及将不同频段信号分解,从而达到滤波的目的.实验结果表明,利用AR模型参数和BP神经网络能够有效去除微震异常信号的噪声,可应用于微震信号的预处理和微震预测.     

The biogenesis and function of eukaryotic porins.

Like most other mitochondrial proteins porin is synthesized in the cytosol and imported posttranslationally into the outer mitochondrial membrane. This transport follows the general rules for mitochondrial protein import with a few aberrations: a) porin contains an uncleaved NH2-terminal signal sequence, b) also its carboxyterminus might be involved in the import process, and c) this transport does not seem to require a membrane potential delta psi, although it is ATP-dependent. Most likely the actual import step occurs at contact sites between the outer and the inner mitochondrial membrane and involves at least one receptor protein. Although porin is known to be the major gate through the outer mitochondrial membrane, its absence only causes transient respiratory problems in yeast cells. This could mean a) that there is a bypass for some mitochondrial functions in the cytosol and/or b) that there are alternative channel proteins in the outer membrane. The first idea is supported by the overexpression of cytosolic virus-like particles in yeast cells lacking porin and the second by the occurrence of residual pore activity in mitochondrial outer membrane purified from porinless mutant cells.     

一种基于星载SAR编码有源定标器的电离层TEC测量方法

针对电离层对星载SAR线性调频信号影响与频率有关的特点,结合正负调频率的线性调频信号受电离层影响会出现脉冲信号的压缩和展宽现象,提出了一种基于星载SAR编码有源定标器的电离层TEC测量方法.利用编码有源定标器可以实现调频率反向的功能,通过分析调频率反向和不反向两种信号的相位差以及脉压后的位移差实现电离层TEC的精确测量,该方法不依赖于SAR与有源定标器之间的距离以及SAR发射信号的相位,减小了电离层TEC测量的误差因素,提高了电离层TEC的测量精度.针对BIOMASS,TerraSAR-L以及HJ1C三部不同频段的SAR系统进行了仿真分析,仿真分析结果与理论计算一致,证明了该方法的有效性.