基于光载无线的大型构件形变监测技术

提出了一种利用光载无线技术针对大型构件的形变进行监测的新方法,对系统的工作原理进行了阐述及分析.与传统的反射测距及转发测距方案不同,新方法将远程天线单元作为信标安装在被测大型构件上,通过先纤将射频信号送到远程天线单元,实现收发共本振,消除频率漂移带来的相位误差.根据相位测距原理,通过监测收发中频信号相位差的变化信息获得大型构件的形变量.对系统的误差进行仿真分析并对鉴相器进行测试.结果表明:系统能精确的对信标所在位置发生的形变进行监测.通过合理设计,其精度可达毫米级.     

h=1／M的M—CPFSK信号定时-频偏联合估计算法

提出了一种针对突发模式的h=1／M的M—CPFSK信号定时一频偏联合估计算法：在每个数据包前嵌入一段特定的训练序列,接收端将信号做K级差分,计算每级差分信号自相关的,次方,再进行离散傅里叶变换DFT提取定时和载波频偏信息。适用于h=1／M的全响应或部分响应、矩形或升余弦滤波器M—CPFSK信号。Matlab仿真结果表明,在加性白高斯噪声信道以及Ray—lei出平坦衰落信道上,该算法能快速准确的估计定时和载波频率偏差：     

TD-SCDMA系统中引入阈值信噪比的信道估计

采用联合检测和智能天线等技术是TD-SCDMA移动通信系统的优势之一,但这些技术的实现必须以准确的信道估计为前提.本文探讨了适合于TD-SCDMA系统的信道估计算法,分析了一种加入阈值信噪比的信道估计算法原理.通过上行链路的模拟仿真表明,该信道估计算法的信道响应更接近理想值,有利于提高系统性能.     

论Lorenz混沌系统全局吸引集和正向不变集的新结果及对混沌控制与同步的应用

利用广义Lyapunov函数簇, 给出著名的Lorenz混沌系统全局吸引集和正向不变集估计的新方法和新结果, 较大地简化了俄罗斯学者Leonov所得的两个著名估计式的复杂证明, 且将估计式统一在一个公式之中, 新公式还可以派生出一系列其他的估计式, 然后, 利用集合论中交集的思想从这些估计式簇得出一个简便实用的、改进了的、Leonov公式型的新结果. 直接应用这些方法和结果可以断言全局吸引集之外不存在Lorenz系统的平衡位置、周期解、概周期运动、游荡回复运动和其他混沌吸引集. Lorenz蝴蝶型奇异吸引子只能位于全局吸引集之内. 然后, 再将这些结果运用到混沌控制上, 得到系统所有轨线全局指数跟踪任何一个周期解、镇定任何一个不稳定或仅为局部稳定的平衡位置的反馈控制方案, 给出两个Lorenz混沌系统全局指数同步的新结果. 文中所提出的新方法、新结果有望在保密通信的实际系统中得到应用.     

高阶效应对超短光孤子脉冲传输特性的影响及其抑制方法

采用时域和频域复合控制方法,建立了光脉冲的传输方程,研究了高阶效应条件下飞秒和短皮秒光孤子系统中抑制孤子自频移(SSFS)和定时抖动影响的可行性和有效性采用变分法分析了高速啁啾高斯准孤子在高阶色散、自陡峭效应和自频移条件下的传输演化特性针对高阶效应对孤子传输特性的影响和产生定时抖动机理,采用时频复合控制方法,消除了自陡峭和受激Raman散射效应的影响,稳定了孤子中心频率,有效抑制了由高阶效应产生的系统定时抖动.设计了160Gb/s长距离高速孤子传输系统并对传输特性进行了数值模拟,所得结果与理论分析完全一致,结果对高速长距离通信系统的设计有指导意义.     

高速脉冲超宽带系统和芯片设计

脉冲超宽带无线通信系统功耗低、复杂度低,但传输速率一般不高.本文提出高速脉冲超宽带无线通信系统方案,方案采用高速采样、低阶量化和数字处理技术,在保持较低的系统功耗和复杂度的条件下,实现了超过100 Mbps的脉冲超宽带无线信息传输.论文给出了系统方案、核心算法、芯片设计中的关键技术以及仿真结果.作为核心算法,提出的联合同步和信道估计算法具有低的复杂度,并易于实时实现.论文介绍了芯片设计中的数字基带芯片结构、接收机的状态转移和联合同步和信道估计算法的实现等关键技术.基于提出的方案,研制了数字基带芯片,其内核功耗小于100mW.采用研制的芯片,开发了试验系统,能够进行实时无线高清视频传输.对试验系统进行了实际测试,实测结果验证了该高速脉冲超宽带方案的有效性.     

高中频CPM数字接收机设计

本文给出了一种适用于软件无线电的突发模式非相干二进制CPM接收机。该接收机采用前馈结构,利用FFT算法对前导进行捕获和分析,可以快速实现载波频偏和符号定时误差的联合估计,采用多符号检测算法来对CPM信号实现解调。通过仿真和对硬件的需求分析验证了本接收机可以有效检测信号的到来,快速实现载波和符号的联合同步,且比传统接收机具有更低的误码率。相对较低的硬件复杂度也使得接收机容易在FPGA上实现。     

基于数字Costas环载波同步系统的设计

发射机与接收机的相对运动产生的多普勒现象引起的频率漂移会明显地恶化系统性能,导致误码率的增加.针对此问题,设计了一个载波同步系统,采用数字Costas环载波恢复技术补偿多普勒频移.系统可以有效跟踪大多普勒频移,从而实现可靠通信.     

传感器系统误差与目标航迹的分布式估计

精确估计传感器的系统误差, 对提高整个跟踪系统的性能具有十分重要的意义. 已有的研究方法一般是把系统误差加到状态向量中形成扩维状态向量, 利用Kalman滤波进行估计. 由于这种方法计算量很大, 许多工作致力于研究状态向量和系统误差的解耦问题, 但均未实现系统误差的分布式估计和解决计算量问题, 且无法真正实现分布式航迹融合. 考虑了传感器测量有系统误差时的多传感器分布式航迹融合问题, 实现了状态向量和系统误差的解耦、系统误差的分布式估计与分布式航迹融合. 仿真结果表明此方法能给出精度较高的系统误差和状态向量估计.     

基于混沌的公开可验证FPGA知识产权核水印检测方案

现有的FPGA知识产权核(intellectual property,IP)水印技术在公开验证时可能会泄漏敏感信息,使得恶意的验证者或者第三方很容易将水印从IP中移除然后重新出售.零知识FPGA IP水印检测虽能有效的解决敏感信息泄露问题,但易遭受嵌入攻击,使得公开验证时无法防止非诚实IP购买者(验证者)抵赖侵权.本文提出一种新的基于混沌的公开可验证IP水印检测方案,不仅能防止敏感信息泄漏,而且能抵抗嵌入攻击,防止证明者、验证者或者可信第三方的欺骗.传统的FPGA IP水印技术,水印隐藏在未使用的Slice中,因此资源开销与水印嵌入数量成正比.而本文提出的方案中,水印隐藏在已经使用的Slice的未用的查找表(lookup table,LUT)中,资源和时延开销为0;此外,混沌系统具有良好的随机统计特性且对初值敏感、易于产生数量众多的互相关性极低的伪随机数序列,混沌系统的这些优点刚好满足方案中对FPGA位流文件的LUT随机位置置换的特殊要求,使得位置置换具有极高鲁棒性;最后,引入时间戳机制来抵抗嵌入攻击以防止非诚实的IP购买者抵赖.实验结果和分析表明本文提出的方案在水印开销和位置置换鲁棒性方面均明显优于现有的方案.     

四项加权分数Fourier变换在通信系统中的应用研究

本文由四项加权分数Fourier变换的原始定义出发,通过对加权系数矩阵的研究,揭示了加权系数与被加权函数之间的关系,并给出加权系数的多参数表达形式.在此基础上,定义了离散序列的四项加权分数Fourier变换,使其适用于数字通信系统.根据四项加权分数Fourier变换的特性,提出一种基于该变换的调制/解调方法.该方法能够使调制后信号在时域及频域上实部与虚部的统计特性、相位特性发生明显的变化,这一变化可以通过变换参数的调整进行控制.将四项加权分数Fourier变换调整为多参数对信号进行处理,对比单参数处理方法,信号具有更好的抗截获特性.     

激光混沌同步及其在光纤保密通信中的应用

通过耦合激光混沌同步系统和光纤传输信道, 提出光纤混沌保密通信设想; 建立了半导体激光器激光混沌反馈同步系统, 导出了同步误差和解码公式; 模拟实现了波长1.31 μm分布反馈半导体激光器的两个激光混沌系统的同步, 其同步误差几乎为零; 分析了系统参数失配、同步暂态响应、噪声影响; 提出了增加反馈系数提高同步和抗干扰的方法. 分析了光纤中的群速度色散效应和自相位调制对激光混沌信号及其同步的影响, 发现群速度色散不仅会影响脉冲的形态, 而且会影响激光混沌同步及其解码, 限制光纤混沌通信的传输距离; 而自相位调制却并不影响脉冲的形态, 但产生的非线性相移却会影响激光混沌同步及其解码, 限制光纤混沌通信系统的传输距离, 并由此导出了光纤混沌通信中的最大光功率公式; 数值模拟了远程光纤混沌保密通信的振幅调制和参数调制的应用方法.     

无线传感器网络中一种高效的距离差估计方法

RIPS系统通过测量干涉信号的相位提供了一种精度高、设备简单的无线传感器网络定位方法.但利用相位进行测距和定位的方法不可避免地存在相位模糊问题,RIPS系统采取的方式是在多个频率下对某一距离差进行相位测量,根据各相位测量值来搜索实际距离差.为了避免RIPS系统中这种繁复的搜索过程,文中提出了一种高效的距离差估计方法.该方法基于中国余数定理(CRT)通过闭式一次直接计算得出距离估计值,从而避免了搜索过程,极大地降低了节点运算能耗并且提高了定位系统的实时性.同时,为了克服传统CRT算法对噪声敏感的缺点,利用算法中加权系数具有的一些性质来减小噪声对估计结果的影响,提高了算法的鲁棒性.仿真结果表明该方法鲁棒性好,估计精度高,在无线传感器网络中具有良好的可行性.     

多电厂频繁低幅次同步振荡的现象模拟及抑制措施研究

频繁超过发电机轴系疲劳累积阈值的低幅次同步振荡会大幅降低机组轴系的服役年限,是近年来出现的次同步振荡新问题.以呼盟系统为研究对象,根据实际录波分析了多电厂机组出现频繁超标低幅次同步振荡的根本原因.计算了电气阻尼对次同步扭振相互作用环节中主要电气参量的敏感度,基于此提出了在触发角上施加扰动激励模态振荡的仿真方法.基于呼盟系统电磁暂态仿真模型,对宽带通和窄带通SSDC抑制该类型次同步振荡问题的局限性进行了分析.从响应时间和阻尼转矩提供能力两方面对比了SEDC与机端并联型FACTS装置的差异.分析表明,二者的响应时间较为接近,而FACTS装置提供阻尼转矩的能力却远强于SEDC.采用时域仿真法对比了SEDC,SVC以及STATCOM的抑制效果.综合考虑抑制效果和占地面积等因素,推荐STATCOM为优选的抑制方案.提出了适用于实际工程应用的级联型STATCOM的控制策略,对其抑制容量和输出特性进行了分析.结果表明,采用所提出的控制策略的STATCOM在较小容量下具有较好的抑制效果和输出特性.     

基于贝叶斯理论的多载频SIAR雷达频率分集角度测量

SIAR雷达采用多载频正交发射、多天线接收模型,通过频率分集处理,其接收回波经过变换等效为非均匀空域采样信号,常规傅里叶变换处理得到的目标谱分析会出现较大的旁瓣效应,文中先对接收天线位置进行预排序处理,之后通过贝叶斯后验概率分布准则,采用l2范数对目标功率谱进行加权约束,进而获得空间均匀采样阵列回波.仿真试验给出了目标在不同SNR、不同外推阵列个数及不同仰角下的谱分析,仿真结果有效验证了SIAR雷达在高分辨角度测量等方面的优势.     

存在互耦误差时的圆台共形阵列DOA估计

阵列存在互耦误差时,由于理想导向矢量与实际导向矢量之间存在偏差,使得高分辨空间谱估计方法性能恶化.本文针对圆台共形阵列,充分利用其结构分布特性,以互耦矩阵呈复共轭对称分布为前提推导出了圆台共形阵列的互耦矩阵模型.在此基础上,利用两种模式对互耦矩阵进行分解,由此建立了两种基于圆台共形阵列的互耦误差自校正模型.两种模型均可以实现存在互耦误差时的圆台共形阵列DOA估计,且校正后的导向矢量与实际导向矢量之间的相关程度得到明显改善.另外,本文所提的互耦自校正方法具有较低的信噪比门限.理论分析和仿真结果证实了本文两种模型的有效性,可以为共形阵列的工程应用提供参考.     

一类新的窗函数——卷积窗及其应用

提出了用若干矩形窗的卷积运算构造出一类新的窗函数, 称其为卷积窗; 给出了第1至第8阶卷积窗的时、频域表达式; 研究了卷积窗在高精度谐波分析中的应用. 结果表明: 与具有相同时长的其他著名窗函数相比, 当采样同步误差较小时, 卷积窗具有最小的频谱泄漏效应, 因此特别适合于周期信号的高精度谐波分析和参量估计. 误差分析和数值结果均表明: 当使用p阶卷积窗对大约p个周期的采样信号加窗时, 各阶谐波的频率误差、振幅误差及相位误差均与相对频偏的p次方成正比.     

基于边缘计算的紧致化掌纹识别系统

随着生物特征身份认证技术的发展,无接触式掌纹识别的高识别率、低侵犯性和无接触性等优点,使其得到了越来越广泛的关注.为了满足边缘环境下多设备实时高效的处理需求,本文设计了一套基于边缘计算的紧致化掌纹识别框架,分别在终端设备层、边缘服务器层、云层搭建掌纹识别子系统.在终端设备层采用基于Tiny YOLO-v3的目标识别算法和基于MobilenetV2的关键点定位算法对采集图像进行预处理,提取掌纹ROI(region of interest),并提出识别请求.在边缘服务器层,对接受到的掌纹ROI利用基于对抗度量学习的GoogLeNet模型进行特征提取和特征匹配,在返回识别结果后进行数据同步.在云层,数据中心将会对所有的识别任务记录日志并归入数据库,同时定时训练更新终端设备和边缘设备的网络模型,以提高系统的跨领域识别能力.该框架是一套完整可行的生物特征识别框架,具有广阔的市场前景和应用价值.     

GNSS星间链路测量与通信新方法研究

本文研究了GNSS星间链路测量与通信系统的关键技术.通过对标准型Walker24/3/2星座卫星的星间几何特性和空间参数的分析,设计了一种具有低跳数全网覆盖通信能力的星间固定链路拓扑结构,有效的减少了星间链路的数量,增强了系统的可实施性和可靠性.提出了一种新的时分双工方式和测量与通信一体化的信号体制,详细推导了新体制下采用双向扩频非相干信息帧测距与时间同步算法的计算公式、误差的模型和修正方法.理论分析与仿真结果表明本文所设计的GNSS星间链路测量与通信系统较现有的GPS系统具有更高的测距/时间同步精度、更高的测距效率、更有效的信道利用率和更大的数据传输率,而且不受星座构型的限制,既适用于MEO星座,也适用于未来MEO和GEO等混合星座,为新一代GNSS星间链路的建设提供了有力的技术支持.     

最少变量数边界元提取三维VLSI互连电感与电阻

为得到高频复杂结构三维互连电感与电阻需求解电磁场涡流问题. 提出一种三维涡流计算模型, 在导体与无限大自由空间中利用矢量磁位表示其中的电磁场, 得到间接边界积分方程, 并利用边界元离散化技术进行求解. 这种方法避免对导体体积区域进行离散; 作为一种间接边界元方法, 它具有最少的变量数; 由于不对导体中的电流方向进行限制, 可以计算互相垂直导体之间的互电感和互电阻. 数值计算结果利用2-D解析解进行了验证; 计算了互相垂直导体在不同频率和间距下的互电感和互电阻.