高精度同步输出多功能发射控制技术

针对现有的电磁探测发射控制系统输出同步精度低、输出信号存在累积误差等不足,提出高精度同步输出发射控制技术。设计以GPS自带时钟源和高精度恒温晶振协同作为系统时钟,结合各自的优点,在GPS同步时,由GPS自带时钟源信号作为系统时钟;在GPS无法同步时,利用GPS秒脉冲信号对恒温晶振输出的分频信号进行同步校正作为系统时钟;根据发射频点的特点,选择合理的校正周期,采用最小公倍数法对输出信号进行同步校正,减少输出频率的误差。研究结果表明:输出同步精度可以达到100 ns级,满足20 mrad以内的相位测量精度要求。利用FPGA强大的计数和分频功能,实现输出波形和频率的多样化。该技术可实现扫频和手动2种发射模式,输出满足频率域电磁探测和时间域电磁探测的多种波形,可扩展性强,同步精度高,满足多功能电磁探测发射系统的控制要求。     

人工肛门括约肌无线供能系统设计与优化

基于电磁耦合原理,针对人造肛门括约肌系统,设计了一套无线供能系统.该系统主要包括无线能量发射端、接收端、整流模块、稳压模块和充电模块.研究了发射端的发射频率(40～120 kHz)对传输功率的影响,进而优化了稳压模块,并比较了锂电池充电效果.结果表明:在一定发射频率范围内,无线供能传输效率随着发射频率的增大而升高;发射频率为120 kHz时,传输效率可以达到57.47%,接收功率为1.12 W;锂电池能快速充电,为人造肛门括约肌系统提供稳定能量保障.     

声频谱测井仪器的研制和野外实验

研制成功的声频谱测井仪器在井下发射和接收三种频率的声波信号,其中发射和接收20kHz声波信号的声系有一个发射和四个接收探头,源距为2.1~2.568m,间距为0.156m;发射和接收40kHz声波信号的声系由一个发射和两个接收探头组成,源距1.0~1.5m,间距0.5m;发射和接收10kHz声波信号的声系由一个发射和两个接收探头组成,源距为2.168~2.668m,间距0.5m.用三种不同的频率的声波进行测量记录目的是获得井壁径向深度不同处介质的声学信息,而且不同频率的声波信号在岩石中传播过程中频谱变化也是井壁岩层的可用声学信息.在井下的信息采集、数据传输、地面记录和监控全部由计算机控制.该仪器已经在大庆油田的三口井中成功的进行了野外实验.     

井周界面电磁散射探测数值模拟

依据电磁散射理论,模拟电磁散射对地层界面响应,探讨电磁波测井"向前看"能力。根据电磁场分布特征,将接收天线对称分布在发射天线两侧,对比接收天线信号差异,获取井旁界面电磁散射信号;在不同供电频率、天线源距、电阻率对比度条件下,模拟天线分量信号的响应特征,分析其与地层界面关系及敏感性。结果表明:与现有测量方法相比,在更小的源距条件下,该方法利用电磁散射信号探测井旁界面,达到了更优的探测效果;仪器信号强度和探测范围受界面两侧电阻率及其差异的影响,并随着电阻率差异的增大而增大;将同轴和倾斜天线幅度差信号交会,根据交会数据落点位置,确定界面位置简单有效。     

深部地质信息的超低频电磁探测研究

对被动式超低频电磁探测技术的场源问题、噪声的滤除,以及超低频电磁波与地下物质相互作用机理进行了探讨和实验。零磁场实验表明传感器在地面接收的超低频电磁波来 自地下地层等地质体的辐射。由于场源和探测环境的复杂性,对传感器接收的原始超低频电磁波数据进行软、硬件滤波处理,消除工频干扰和随机噪声,得到了干扰影响小的探测曲线。塔里木塔参1 井的探测试验表明,被动式超低频电磁探测技术可以快速准确的探测深部地质信息。     

流场拟合原理的基坑渗漏检测系统设计与实现

根据流场拟合原理设计一种新型便捷的基坑渗漏检测系统,通过理论分析和模型实验验证方案的可行性。采用开关器件MOSFET设计发射桥路,在地下连续墙两侧发射1 Hz双极性方波形成人工电场;在地下连续墙一侧,采用分布式电极切换装置和高精度模数转换芯片ADS1278以及利用Lab VIEW编写的上位机软件组成接收系统接收人工电场中的1 Hz信号;对接收到的信号进行快速傅里叶变换,提取信号1,3,5,7等奇次谐波的幅值绘制电势等位线图,根据水流场和电流场的相似可比性,通过分析电势等位线图和电流密度分析人工电场特性,从而分析水流场特性,确定基坑渗漏处的位置。研究结果表明:与其他基坑渗漏探测方法相比,该系统简单易用,功耗低,能够快速准确找到基坑渗漏处的位置。     

ACCC导线碳纤维复合芯损伤声发射信号研究

参照"QJ 2099—1991三向纤维增强复合材料弯曲性能试验方法"标准,针对ACCC导线碳纤维复合芯弯曲应力损伤,对试验件进行三点弯曲试验,并同步对损伤进行声发射检测。通过声发射信号时域分析和频域分析方法,找出在不同应力损伤与声发射信号功率谱频率之间的对应关系。试验结果表明:树脂基体断裂和碳纤维断裂有明显不同特征,声发射采集的功率谱频率相差很大,树脂基体断裂的功率谱频率在150 kHz左右,碳纤维断裂的功率谱频率在250 kHz左右。声发射仪接收到功率谱低频率为主,则碳纤维复合芯的树脂基体有断裂;声发射仪接收到功率谱以高频率为主,则复合芯的碳纤维有断裂。     

边界层分离点实时数据采集与处理系统的设计与实现

通过分析实时数据采集与处理的基本原理和系统构架,搭建了适用于微型飞行器边界层分离点检测的实时信号采集与处理系统.该系统主要由模拟低通滤波电路、模数转换电路(ADC)、场可编程门阵列(FPGA)控制电路及USB接口电路构成.测试结果为:基准电平0.1mV,峰峰值407mV,频率1kHz,满足边界层分离点实时检测和判定的要求.     

盐井—矿煤层水力压裂范围监测技术研究

根据瞬变电磁探测对低阻体反映灵敏的特点,采用瞬变电磁法在盐井一矿-150 m二石门进行了煤层水力压裂范围探测试验。选用本安型YCS-40瞬变电磁仪;探测方式采用扇形方式,水平和垂直方向分别扫描50°,每10°一个测点;为减少探测盲区,通过实验室和现场验证,将天线发射边长减为1 m,发射和接收天线匝数分别减为2匝、3匝,发射机频率设为75 Hz,发射电流限制为2.5 A,将压裂后的二次场转化为视电阻率。探测资料显示:有效探测范围为6~30 m,覆盖水力压裂范围;能清楚的探测到压裂管道和两侧的积水区;压裂水分布在水平向上0°~30°之间以及水平向上50°附近,压裂区域长度约为22 m,压裂区域宽度为5~12 m.因此,瞬变电磁物探仪能够有效探测水力压裂影响区域分布情况,探测结果与实际较为吻合,可以有效指导水力压裂现场施工,可为优化压裂设计、提高煤层压裂效果提供重要参考依据。     

PWM斩波与恒压钳位控制瞬变电磁发射系统

针对磁性源发射系统中波形质量差,效率低、下降沿关断慢等问题,提出一种PWM斩波和恒压钳位控制方式相结合的控制方法,并通过软件仿真比较采用该方法的发射电路与传统的H桥发射电路的波形质量和关断时间。研究结果表明:该方法通过提高发射线圈电流下降段的馈能电压,加快IGBT关断过程发射线圈电流下降速度,缩短关断时间,丰富发射波形的频率成分,有利于瞬变电磁探测。同时,馈能环节能够回收发射线圈能量,提高整个发射系统的效率。采用PWM斩波控制技术控制发射电流平顶段,平顶段发射电流斜率为0,降低了发射电流上升段和平顶段对接收信号的干扰。发射波形近似理想梯形波,与无钳位的传统发射电路相比,在发射电流为15 A的情况下,下降沿时间由500μs缩短为100μs,对于浅层的探测效果更好。     

Terrain imaging using a SAR system based on reflected GPS signals

This paper describes a 3D multi-static synthetic aperture radar (SAR) imaging system which utilises reflected GPS signals from moving objects on the Earth's surface. The principle of bi-static radar is used to model the reflected GPS signals. The movement of a visible GPS satellite serves as a base for a synthetic aperture over an observation time period. As an example, a MATLAB simulation has been carried out in order to detect the movement of imaged object sunder the assumption of one static GPS receiver with two targets which move with different speeds. The influence of the visible satellite'sposition and velocity on the spatial resolution of such a SAR system isdiscussed. Simulation results show that by measuring the cross-correlation of the reflected GPS signal from the terrain and objects on it,the detection of the objects can enjoy a good spatial resolution for thecase of moving objects and a moving GPS receiver. Furthermore, thespatial resolution is also related to the selection of visible GPS satelliteswith respect to their azimuths, elevations and velocities. This systemhas the following useful features: (a) no dedicated signal transmitter is required; (b) the GPS signal frequency is reused; (c) GPS operates round-the-clock and its signals cover the entire Earth's surface; (d) low power consumption; and (e) known GPS signal structure.     

运用谷歌地球的GPS手持系统的设计与开发

为解决部分现有的GPS (Global Positioning System)系统不提供地图支持,不能直观得到所处位置的地图信息等问题,设计了一种运用谷歌地球( GE:Google Earth)、基于89C51单片机的GPS手持系统.该系统以台湾Progin公司生产的SR-87模块作为核心GPS模块,通过无线射频芯片n...     

GPS软件接收机信号处理算法

为了在通用处理器上实现GPS软件接收机功能,提出了一套适用于GPS软件接收机的信号处理算法。考虑到GPS软件接收机与传统的GPS接收机的信号处理算法在捕获、跟踪、观测量提取等诸多方面的不同,该算法以本地预存的载波表与码表来产生跟踪中需要的本地载波与伪码,增加了软件接收机的信号处理效率。基于该算法,在M ATLAB平台上实现了一个非实时的GPS软件接收机,并利用实际卫星信号进行了测试。测试结果表明,其定位结果的误差标准差为6.3m。该研究为实时GPS软件接收机的实现打下了基础。     

GPS接收机原始观测量的模拟实现

研究了ＧＰＳ信号这一类准正弦信号的最大似然参数估计方法，对估计方差的Ｃｒａｍｅｒ Ｒａｏ界进行了分析，采用计算机软件手段获得ＧＰＳ接收机伪距，多普勒频移观测量。为模拟分析ＧＰＳ导航算法，伪距差分ＧＰＳ等提供了客观依据。实验结果表明，利用该软件手段进行ＧＰＳ系统分析和处理是精确直观的，简便有效。     

GPS接收机工作原理与误差分析

随着GPS应用的深入,对GPS接收机性能也提出了更高的要求.研究了GPS接收机的工作原理、和GPS接收机有关的定位误差与应对措施,并指出GPS接收机的发展动向,对GPS今后的发展具有一定的现实意义.     

GPS数据格式转换的研究

随着GPS定位技术的不断发展和应用的普及,越来越多的GPS接收机应运而生。但是各GPS接收机的观测数据格式各异,造成不同的GPS数据需要不同的处理软件进行处理,为用户的使用带来了不便,同时也为GPS观测数据的共享形成阻碍。因此,对GPS数据格式的转换进行了研究,提出了GPS数据格式的转换方法。并实现了Trimble 4000GPS接收机的观测数据到标准格式（mNEX）的转换。     

基于时钟偏差模型的GPS不完整星座定位方法

为使GPS接收机在卫星星座不完整情况下仍能定位,提出采用接收机时钟偏差模型辅助接收机定位的方法.将模型预测的时钟偏差引入伪距线性化定位解算方程中,保证了在GPS星座不完整时仍能给出接收机的位置.基于GPS实测数据的验证分析表明,该方法的定位精度在标准误差范围内.同时,该方法具有计算简单、有效可行的特点,可以方便地嵌入到GPS接收机中.     

基于VRS技术的GPS接收系统设计与实现

介绍了虚拟参考站系统的组成、工作原理及优势，并研究开发了一套基于VRS技术的GPS接收系统．该系统由单片机、AC12 GPS模块、GSM模块、键盘模块、液晶显示模块和U盘存储模块等组成，可接收以GSM方式发送的GPS差分信息，并对差分后的位置数据进行存储和显示．试验表明：设计研发的系统工作稳定，采用VRS差分后定位精度达到1．25m（95％），能满足精细农作管理的基本要求，适用于农田信息采集、面积测量等多种作业．     

基于GPS弹道测量的卡尔曼滤波参数估计算法

为提高基于GPS定位的弹道辨识方法的实时性和可靠性,提出了一种以弹道微分方程四阶龙格库塔数值积分预测作为状态量递推的卡尔曼滤波弹道参数估计算法,并针对卫星接收机有粗大误差或失效情况对方法进行了改进. 利用卫星信号模拟器和C/A码GPS接收机构建半实物仿真系统对算法进行验证,该方法的弹道参数估计误差是GPS接收机正常工作时测量误差的30%～40%;且能在GPS接收机出现异常时继续给出接近实际的估计值.     

一种神经网络实现GPS导航定位算法

目的 研究ＧＰＳ接收机状态解算的估计方法。方法 利用Ｈｏｐｆｉｅｌｄ神经网络对ＧＰＳ接收机数据进行处理,结果 以统计自述平均误差和均方根误差作为衡量性能的指标,神经网络方法与迭代量小均方误差算法相比较定位误差减小,结论利用神经网络实现ＧＰＳ接收机状态解算是可行的,且与迭代最小均方误差算法比较,可提高定位精度。