高速水翼船操纵模拟器中运动数学模型的研究

针对开发高速船操纵模拟器的需要，提出了高速水翼船在波浪中运动的非线性数学模型。从流体力学的角度，详细分析了该运动数学模型中各个参数的计算方法，并考虑了波浪对船体运动的影响。为了验证该数学模型，以高速水翼船HC200B-A1作为实例，利用Matlab的Simulink工具箱，在6组实验波浪参数的条件下，对水翼船在首浪和尾浪中的垂荡和纵摇运动进行了仿真研究。仿真结果显示高速水翼船在尾浪中垂荡和纵摇的幅值比迎浪中的幅值要大，这是与航海实践相符合的，同时也表明所提出的数学模型是合理和可靠的，并从模型的角度对仿真结果进行了阐释。     

基于小振幅波理论的浅海波浪建模及动态仿真

提出一种新的浅海波浪建模方法。该方法基于小振幅波理论,通过修改小振幅波波形建立具有尖锐波峰和卷曲波形的浅海波浪模型。对浅海波浪的运动特性进行分析,给出波高和波数的计算方法,并提出一种基于相位分解和累积的波向计算方法以解决任意浅海地形条件下的波浪折射问题。仿真结果表明,该方法生成的浅海波浪,具有较高的绘制速度和真实感,可满足实时视景仿真的应用需求。     

一种新型人工肌肉驱动机理与仿真研究

为了满足机器人驱动器宽范围速度输出,大的负载能力,高的输出精度等要求,提出了一种新型的人工肌肉驱动器。分析了这种人工肌肉的驱动机理,并对其进行了动力学建模与仿真。仿真结果表明,系统存在两种运行状态,在连续动态运行状态,最大速度可达到31mm/sec,最大的输出力达到150N,单步位移13.3μm以内;在准静态,最大速度可达到17.5mm/sec,输出力达到120N,单步位移11.8μm以内。系统的自锁力可达500N。同时分析了输入信号频率、负载、信号类型、相位等对系统输出速度的影响。研究结果表明该人工肌肉具有良好的驱动性能,为下一步物理样机的研制提供了很好的基础。     

基于UKF的高动态GPS信号参数估计研究

为了更好地适应高动态环境给GPS信号接收模型带来的非线性特性,提出了一种基于Unscented卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter,简称为UKF)技术的高动态GPS信号参数估计方法。在分析高动态GPS载波相位模型和UKF原理的基础上,设计了高动态UKF估计器,对高动态GPS信号的相位、多普勒频率、频率变化率和频率二阶导数等参数进行了估计。通过仿真分析了该估计器的估计性能,仿真结果表明该方法在高动态环境中可以很好地跟踪GPS接收机动态信号。     

基于短时傅立叶谱脊的相位图滤波算法及仿真研究

提出了一种基于二维短时傅立叶谱脊的相位图滤波方法.该方法首先将干涉相位数据转变成指数,利用一种新的局部频率估计方法对其进行局部频率估计,求取行列方向的最小和最大频率估计值,确定频率取值范围,选择高斯窗口尺寸;然后,通过二维短时傅立叶变换对指数数据进行处理,提取频谱峰值处频率,求其对应的相位;最后,采用仿真数据和Etna火山干涉数据进行试验,将算法与均值和Lee滤波方法进行了比较.试验结果表明,该方法在有效抑制相干斑的同时,还能有效地保持相位的细节信息和条纹的边缘结构,而且清除了残余点,有利于提高干涉测量的精度.     

基于水动力模型的船舶航态的模拟仿真

根据船舶运动动态平衡原理,采用源汇法建立了在不同浪向下船舶横向运动的不动力模型,根据给定的船舶参数,用STF切片法计算了船体的水动力系数和波浪扰动力（矩）,并存入数据库。提出了采用四阶龙格－库塔法求解船舶运动水动力模型的线性微分方程组,以获得船舶随时间变化的各自由度运动幅值。提出并采用了与以往不同的三维模拟仿真方法－虚拟现实技术,创建了天空和海面波浪等三维虚拟场景,实现了具有真实感的、随时间变化的三维船舶航态（横摇、摇艏、横荡）在该场景中的实时动态仿真,取得了良好的效果。     

一种最大似然调制识别的快速算法

针对最大似然调制识别算法计算复杂度高的问题,提出了一种可用于实时软件接收机中的离散最大似然算法。通过预存离散似然函数值而后直接查表调用的方式解决耗时的似然函数计算问题,并且算法对载波频率偏差和相位偏移具有鲁棒性。仿真结果表明,该算法与最优最大似然调制识别算法相比,能有效地简化运算复杂度而性能损失较小。     

一种基于数字锁相宽带频率合成器

详细介绍了一种用于电子侦察与对抗系统中的宽带、高分辨率、低相位噪声频率合成器。该合成器采用谐波锁相和双反馈锁相技术 ,性能优良。对相位噪声进行了分析和计算。给出了研制结果 ,即频率范围为2 75 2 5MHz～ 2 2 0 0MHz,最小频率步进为 2 5 0kHz,相位噪声优于 - 10 0dBc/Hz/ 1kHz、 - 12 0dBc/Hz/ 5 0 0kHz。     

频率源噪声对双基SAR成像的影响及评估

在双基合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)中两个独立的频率源相位噪声直接叠加在一起,严重影响系统的成像质量。根据频率源相位噪声的二阶统计特性,定量分析了频率源相位噪声对双基SAR图像偏移、聚焦精度以及积分旁瓣比等参数的影响,导出了不同波段下频率源相位噪声对双基合成孔径雷达成像系统相干积累时间的限制。研究结果进一步完善了双基SAR成像理论体系,为系统的设计提供了理论依据。     

频率源误差对地球同步轨道SAR成像性能影响分析

频率源相位误差作为合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)系统的一种时间去相干因素,对不同SAR系统的成像性能影响不同。对于低轨单基SAR系统,频率源相位误差通常可以忽略。而地球同步轨道(geosynchronous earth orbit, GEO)SAR系统具有更长的脉冲时延和合成孔径时间,此时频率源相位误差对成像性能的影响将不能被忽略。本文分析了频率源相位误差对GEO SAR系统成像性能的影响,并据此给出了GEO SAR系统对频率源相位特性的要求。     

全相位FFT相位差频谱校正法改进

基于全相位快速傅里叶变换（fast Fourier transform, FFT）的相位差频谱校正法由于未计及负频率的影响,导致低频信号参数估计精度下降。针对此问题,提出一种改进的全相位FFT相位差频谱校正法,该算法在计算传统FFT时,消除了负频率对频谱分析的影响。介绍了全相位频谱分析原理及全相位FFT相位差频谱校正算法,分析了负频率对低频信号频谱分析造成影响的原因。在计及负频率影响的情况下推导了非整周期采样条件下单频余弦信号的频率、幅值和相位的计算公式。仿真结果表明,计及负频率影响的算法提高了基于全相位FFT的相位差频谱校正法对低频余弦信号参数估计的精度,算法抗噪性能得到改善。     

UHF波段海杂波时间相关性的海浪状态影响分析

为了改善杂波建模效果和提升雷达目标检测算法的海洋环境适应性,基于超高频波段实测数据,分析不同海浪状态下海杂波时间相关性的时域及频域特性规律和差异。重点研究了不同海情和浪向下的去相关时间、频移及谱宽变化趋势,给出多种海洋参数组合下的参考值,并对比浪高及其他海洋参数的影响程度。结果表明,随着海情的升高,去相关时间缩短,谱宽和频移增加,特别在中高海情下随浪高变化趋势更为明显。逆浪向谱展宽程度大于侧浪向,且频移呈现随擦地角减小而增大的趋势。     

风电机组发电机前轴承健康度预测方法及实现

针对双馈式风电机组发电机前轴承劣化趋势问题,提出了一种新的组合建模方法对发电机前轴承健康度进行趋势预测.采用高斯混合模型(Gaussian Mixture Model,GMM)对机组运行工况进行辨识,并在各个子工况内分别建立基于极限学习机(Extreme Learning Machine,ELM)的发电机前轴承温度模型...     

相位舍位对直接数字频率合成杂散特性的影响

现代通信系统对频率合成源的技术指标提出了越来越高的要求 ,如相位噪声和杂散抑制等。由于相位舍位会导致直接数字频率合成器 (DDS)的输出产生杂散 ,使其频谱特性恶化。用傅里叶变换方法对在相位舍位情况下的DDS输出频谱的杂散特性进行了理论分析 ,分析结果与实验结果相吻合。     

一种高频谱纯度合成信号源实现方案

针对利用低相位噪声、细分辨、高频谱纯度信号产生的精密测量、信号分析等应用场合,提出了一种应用直接数字频率合成和多个锁相环相结合的高频谱纯度合成信号源实现方案。该方案利用直接数字合成、小数分频锁相、高速数字鉴频鉴相、低噪声环路滤波等频率合成技术来降低相位噪声、杂散和提高分辨力,使合成信号源整机的各项技术指标均有较大提高。给出了实现方案的原理图和试验结果,通过硬件验证了该方法的有效性。     

毫米波宽带雷达相位误差校正方法研究

为了有效解决相位误差对于步进频信号合成高分辨的影响,在分析步进频雷达相位误差来源的基础上,提出了一种相位误差校正方法。理想情况下,频率步进信号为相参信号,脉冲间的相位具有线性关系,相邻脉冲间的相位差恒定。随机相位误差的存在,破坏了频率步进信号的相参性,导致合成高分辨结果旁瓣峰值电平提高,噪声基底抬高。合成高分辨前,利用相邻脉冲接收信号相位差与均值的差值对采样信号进行相位补偿,可以一定程度上校正相位误差对步进频信号的影响。对仿真数据与实测数据的处理结果表明,该方法可有效提高频率步进体制雷达的检测性能。     

一种LFM信号相位域快速高精度参数估计算法

研究了加性高斯白噪声污染的线性调频(linear frequency modulation,LFM)信号的参数估计问题,提出了一种相位域参数估计算法。首先对LFM信号的起始频率和调频斜率进行粗估计,然后利用粗估计值把接收信号变为基带信号,基带信号包含了起始频率和调频斜率的残差;接着对基带信号进行相位展开得到瞬时相位,对其运用最小二乘拟合得到起始频率和调频斜率残差的估计值;综合粗估计和残差估计得到最终的参数估计值。仿真表明,本方法在高于信噪比门限时精度接近克拉美-罗限,精度高于基于离散傅里叶变换的离散多项式变换法,信噪比门限低于传统的相位法。     

基于波浪谱与钻井船RAO的钻井船运动模拟

钻井船运动对深水钻井隔水管动力性能有重要影响.提出一种根据波浪谱和钻井船响应幅值算子(RAO)模拟钻井船随机运动的方法.为充分模拟钻井船运动,建立了包括钻井船平均偏移、不规则波浪导致瞬时波频运动和二阶波浪力导致的低频慢漂运动的钻井船运动模型.采用随机波浪模拟技术得到具有不同波高、周期与相位角的组成波序列.根据响应幅值算子(RAO)所定义的钻井船运动与不同频率的波浪之间的幅值比与相位差和钻井船运动数字模型,迭代产生随机波浪作用下钻井船运动,并基于MATLAB仿真平台实现了上述算法.     

相参信号频谱的精确估计

首先讨论了用离散傅立叶变换对信号频谱的幅值、频率、相位进行精确估计的两种方法,在此基础上提出了一种对多个相位相参的分段信号进行频谱估计的新方法,该方法充分利用了各段信号之间的相位关系,通过相位联系对由单段信号得到的频谱估计做进一步的修正。仿真结果显示,本算法有很高的精度,在一定的信噪比下,其频率估计精度比单段信号大约可提高一个到两个数量级。     

毫米波阵列雷达近场动目标参数估计算法

在毫米波连续波阵列雷达系统中,根据近场各动目标多普勒频率的不同,提出了一种近场动目标多普勒频率、距离及方位三维参数估计算法。首先采用全相位快速傅里叶变换(all phase fast Fourier transform, apFFT)方法估计回波信号频谱,并使用相位差频谱校正法对目标多普勒频率进行校正。全相位FFT方法所得相位谱为信号的初始相位,各通道之间对应信号的相位关系包含了目标的位置信息,采用二维多重信号分类(two dimensional multiple signal classification, 2 D MUSIC)方法就可从各目标对应多普勒频率的复幅度中估计出目标的距离及方位参数。计算机仿真结果证明了该算法的有效性。