多普勒效应在全向信标导航中的应用

民航飞机在飞行过程中,需要随时接收地面台发射的导航信号,以确定自己的位置。目前应用最广泛的多普勒全向信标机,其导航信号中的可变信号是通过多普勒效应产生的。通过分析多普勒效应的产生过程,结合全向信标机的工作原理,可以对全向信标导航信号的实现有一个概念性的了解。     

基于GPS同步技术的双址声呐信号传输时间测量

为克服传统测量方法信号处理复杂、误差较大以及距离较远时采用无线电遥测同步受电磁干扰较大的缺点,提出一种高精度测量声呐信号传输时间的方法.采用分立声呐接收和声呐发射模块(即双址声呐),利用双GPS精确授时模块实现声呐信号发射和接收同步,接收模块直接接收发射模块的声波信号,通过声呐信号发射和接收的时间差来确定声呐信号的传输时间.系统采用DSP控制声呐信号的接收,利用可编程逻辑器件测定信号的传输时间.实验结果表明,系统工作稳定可靠,测量精度可达5~10μs.     

浅析多普勒全向信标的基本原理

民航飞机在航行的时候需要时刻从地面导航台接收导航信号,来避免自己偏离了航道。至今在我国投入使用最多的就是多普勒全向信标导航设备,其导航信号的可变相位信号就是由多普勒效应产生的。本篇文章通过分析多普勒效应结合全向信标的用途和基本原理来进一步了解多普勒全向信标。     

基于激光传感器的车辆超高检测系统研究

基于激光传感器,设计了一种车辆超高检测系统.该系统运用发射传感器阵列和接收传感器阵列形成激光光幕,通过判断传感器是否被遮挡,可以精确地检测车辆具体超高高度.针对日光、强光干扰现象,在硬件电路设计方面,采用光调制与光解调处理方法.光调制与解调方法使激光信号变成离散信号,可有效解决自然光中连续光信号的干扰现象.软件设计方面采用FreescaleMC9S12DG128单片机对发射信号进行控制,对接收信号进行处理,程序简单易行,执行效率高.该超高检测系统采用激光传感器,抗干扰能力强,测量精度高,能够实现车辆高度动态测量,检测时车辆速度可达30km/h,测量精度高、检测效率快,并且可以测量镂空物体高度.在实际检测实验中,该检测系统检测精度可达5cm,检测范围4～6m.该系统可以广泛应用于城市道路和高速公路车辆超高检测站,以减少大货车卡桥、撞桥事故的发生.     

一种微光子导航源的混沌辨识方法

为了能准确有效地识别微光子导航源的类别,提出了一种微光子导航源的混沌辨识方法.该方法在分析微光子信号特性的基础上应用混沌动力学方程建立微光子导航源的辨识模型,该模型利用了混沌振子对小信号的敏感性以及对噪声的免疫力来检测导航源的信号形式和参数,并通过对信号周期、频率的测量与整定,识别微光子源的特性与类别.通过对脉冲星导航源的实验数据分析,表明该方法可以检测低信噪比的微弱光子脉冲导航源信号,并能有效识别导航源的类别.此外,该方法还能用于其他先进导航系统的信号源频率测量、校准与识别.同时,可以扩展到如雷达多基信号接收及其他低信噪比信号检测和识别等应用领域.     

汽车防撞报警器的设计与制作

本设计采用了以AT89C52为主控芯片,利用三极管的开关特性驱动T40-16(40KHZ超声波发射端子)发射40KHZ方波,然后接收端子R40-16接收信号,经放大电路及后级处理后单片机接收到一个下降沿中断,对信号传输期间所计数据进行处理后实现LED显示障碍物与汽车发射端的距离.本文重点介绍了三极管的开关特性,发射端与接收端的压电效应,检波整流电路以及运放的简单应用.经过实际验证,在车体上合理布置该报警器,利用超声波测量汽车与障碍物距离,实现汽车前行和倒车时与障碍物之间距离的检测;通过LED点阵实时显示距离,使汽车避免和障碍物发生碰撞.实验表明该汽车防撞报警器具有测距速度快、准确度高、易于实现等优点,具有很好的应用前景.     

基于互相关函数法的海水声速测量方法研究

精准的海水声速测量具有重要意义,高精度的时差估计是使用时差法进行声速测量的关键.针对时差测量精度不高而导致海水声速测量准确性低的问题,本文采用互相关函数法进行时差估计,并利用插值技术提高时差估计精度.该方法利用发射超声波信号与接收超声波信号之间相关性强,超声信号与随机噪声相关性弱的特点,将发射信号和接收信号滤波、去噪后,作互相关处理,计算延时.通过实验可以证明,此方法可提高时差估计精度,进一步可提高时差法测量海水声速的准确性.     

基于光纤传输技术的高压纳秒脉冲测量系统的研究

测量高压纳秒脉冲时,采用同轴电缆传输受电磁干扰严重,测量精度不高,光纤传输可有效克服此缺陷。叙述了光电转换、光纤传输测量系统的原理,给出了光发射模块及接收模块的电路结构,并用电路仿真软件Multisim进行了仿真。对所设计的光纤传输测量系统与同轴电缆传输测量系统进行了对比试验,光纤传输测量系统具有抗干扰能力强、测量精度高、长距离传输不失真等优点。     

水下载体的声学定位系统测距误差分析

基于单信标测距的定位方法,是水下载体声学定位技术的进一步发展,但是国内外的研究都是基于定位解算方法本身,研究过程中都是给定一个声学定位系统测距误差.本文针对其中的声学测距进行了研究,首次从水声学原理方面着手分析了影响声学测距的误差源以及各误差源对测距误差和定位精度的影响程度.首先分析了声信号传播速度的影响,无论是声速测量误差还是声线弯曲影响,测距误差都表现为一种随水平距离增加而增大的固定误差,水平定位误差在几十厘米的水平;然后分析了声信号传播介质的影响,环境噪声、信号混响和多途会造成信号检测与时延估计误差,测距误差的大小与时延估计误差成正比,水平定位误差与测时误差引起的测距误差大小相当;最后分析了声信号发射接收异步的影响,测距误差的大小既与载体航行速度成正比,也与发射点距信标与航迹垂线的距离成正比,水平定位误差的大小与载体航行速度成正比,载体航行速度1m·s-1的情况下水平定位误差就达到了几米的水平,必须针对发射接收异步的情况进行补偿.     

一种塔康信标扩展数据广播功能的方法

基于塔康信标发射信号占空比低的现状,提出扩展信标数据广播功能。通过分析系统信号格式,计算信标数据广播可用时间间隙。设计了一种广播信标识别码和坐标数据的方法,将数据按固定消息格式编码为脉冲序列,插在主基准群后播发,使信标可同时提供定位与数据广播服务。经仿真分析,增加该数据广播功能后,信标测距应答概率仅降低0.2%,发射信号带宽保持在300kHz内,测位精度没有发生变化。     

一种用于室内定位的线性规划算法

针对基于ToA定位中存在的信标节点较少和发送时间不能提前预知的问题,提出了一种新的应用于无线传感网络室内定位的线性规划算法.通过考虑测量值的最小平均绝对值误差,利用线性逼近方法,将一个复杂的、非凸的室内定位问题转换为一个简单的线性规划问题,并用迭代求精的方法求出最优解.仿真结果表明,提出算法计算复杂度低,收敛速度快,可以快速地求出未知节点的坐标;通过和已有的定位算法相比,提出算法在信标节点较少的情况下,仍能保持很好的定位精度,利用较少的节点资源达到比已有算法更好的定位性能.     

基于信息层的捷联惯导信号反演技术

针对惯性导航的器件价格昂贵且建模复杂,以及全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)/惯性定向定位导航系统(inertial navigation system,INS)组合导航对信息传递速度较慢的问题,提出了一种基于信息层的捷联惯导信号反演技术.在整理归纳了惯性导航中常用坐标系的定义后,首先给出了根据已知的原始目标的欧拉角进行姿态矩阵的计算;然后重点讨论了如何根据已知位置、速度和姿态矩阵,反演其比力、角速度;最后叠加误差得到仿真条件下的惯导器件测量值.仿真结果表明:从一段运动轨迹中反演得到的比力和角速度,是以信息帧格式模拟输出惯导器件测量值,再应用惯导方程进行验证,得到的结果误差符合惯导系统误差允许范围.     

基于阈值的车联网信标传输功率控制算法

研究了基于阈值的车联网信标传输功率控制算法.在保证网络最大连通性前提下,通过预设信道负载阈值,规定信道负载的合理区间,根据阈值调整目标节点载波侦测范围内所有车辆的信标传输功率,将信道负载控制在一定范围内,从而避免信道拥塞.通过仿真八车道高速公路基本路段和实际行车实验,对算法进行了验证及相关分析.结果表明该算法能有效地控制信道负载,避免信道拥塞,增强了车载网络无线信标传输的稳定性和健壮性.     

紧凑型地波超视距雷达海杂波区目标检测影响因素研究

针对紧凑型地波超视距雷达海杂波周边及区域内目标难以检测问题，通过相关影响因素的理论及实测数据统计分析，对系统信号积累时间选取、目标航行状态与海杂波区的关联以及实测数据的联合域展开研究,分析结果为雷达相干积累时间的选取制定了取值范围。研究表明海杂波区内远距离非机动目标潜在驻留时间超过雷达积累时间，且导致的回波多普勒变化量有限，但海杂波和目标在时空及极化域具有相对较大的差异，可作为海杂波区目标检测的重要依据。     

某导航终端芯片传导敏感度测试研究

对某导航终端导航芯片进行了传导敏感度测试研究。通过电流注入探头把连续波干扰信号耦合到电源端口,然后观测信号输出管脚的时域信号及导航分析软件的分析结果来判定导航芯片是否敏感。通过对电流注入探头进行S参数校准分析精确得出注入到电源端口的干扰信号幅值。通过该测试方法得到芯片电源端口10 k Hz~400 MHz的敏感度曲线。通过研究发现敏感度曲线与电源端口和信号输出端口的插入损耗趋势一致,验证了测试结果与校准方法的正确性。该测试的扩展不确定度小于CISPR规定值,该测试方法可为导航芯片级传导敏感度测试中出现的敏感现象提供判定依据。     

紧凑型地波超视距雷达海杂波区目标检测影响因素研究

针对紧凑型地波超视距雷达海杂波周边及区域内目标难以检测问题，通过相关影响因素的理论及实测数据统计分析，对系统信号积累时间选取、目标航行状态与海杂波区的关联以及实测数据的联合域展开研究,分析结果为雷达相干积累时间的选取制定了取值范围。研究表明海杂波区内远距离非机动目标潜在驻留时间超过雷达积累时间，且导致的回波多普勒变化量有限，但海杂波和目标在时空及极化域具有相对较大的差异，可作为海杂波区目标检测的重要依据。     

航空无线电导航系统仿真研究

航空无线电导航系统的全数字仿真是飞行检验仿真的重要基础,也是通信系统综合仿真系统的重要组成部分。分析了航空无线电导航系统及其仿真的特点和Matlab/Simulink在建模仿真中的特点,以及它与高层体系结构HLA的兼容性方面所表现出的强大的可扩展性和可重用性的优点,说明了在通信系统综合仿真系统中,利用Matlab/Simulink对无线电导航系统进行建模仿真的可行性,并利用Matlab/Simulink软件对航空无线电导航系统的仿真进行了初步探讨,建立了米波仪表着陆系统的地面航向信标、天线分配网络、空间信号合成和机载接收分系统的Simulink模型,得出了正确的波形。提出了将仪表着陆系统的Simulink模型加入基于HLA的通信系统综合仿真系统联邦的解决方案。     

循环神经网络辅助GNSS/SINS组合导航方法及性能分析

针对GNSS信号中断时组合导航系统误差迅速发散的问题,提出了使用循环神经网络(RNN)来辅助组合导航系统的方法,RN N可以分别基于当前和过去的位置以及速度样本进行训练,使神经网络更好地处理系统中的时序信号,从而能够更加精确地预测SINS的位置和速度误差.采用无人机飞行试验数据验证了该算法在卫星信号中断时导航精度平均提升了77％,并且满足导航所需的实时性要求,与传统的径向基神经网络辅助的组合导航系统相比,其位置和速度的均方根误差平均降低了39％.     

基于时序卷积生成对抗网络的单通道音域分离

由于音域信号的语音和音乐常常以混叠的形式出现,因此在许多应用中,希望能有效分离音域信号中的语音和音乐. 普通的分离方法一般采用基于频域信号的处理方式,而频域信号还原时需借助相位信息,导致还原的信息有偏差. 针对时域单通道音域信号分离效果差的问题,提出在对抗生成网络中引入联合训练与时序卷积的方法. 首先,对时域语音进行预处理;然后,将预处理过的数据送入时序卷积生成对抗网络生成器中进行分离;最后,将分离的干扰语音和纯净的干扰语音送到生成对抗网络判别器判别,并把判别结果反馈给生成器. 实验采用MIR-1K和data_thchs30数据集进行算法性能测试,结果表明,提出的单通道音域分离模型的PESQ和STOI指标平均提高了0.31和0.07,证明所提算法有效提升了音域信号中语音和音乐的分离效果.     

北斗三号B1频点卫星导航信号的调制复用及实际接收性能

导航信号结构是卫星导航系统的核心技术之一,也是我国北斗三号卫星导航系统独立建设、自主运行的标志.本文分析了北斗三号B1频点卫星导航信号设计的需求与挑战,详细介绍了为满足北斗三号新一代导航信号性能提升、多样化接收以及与其他导航系统兼容与互操作等方面的迫切需求,我们为北斗三号主用信号B1C提出了一种新型的正交复用二进制载波偏移(Quadrature Multiplexed Binary Offset Carrier,QMBOC)调制技术,以及为解决北斗三号B1频点新旧两代和军民两类导航信号并存的重大技术难题,提出了一种通用的多频多分量导航信号恒包络复用(CEMIC)技术,并通过对北斗三号组网卫星实际播发的信号接收处理与分析,验证了新一代B1频点信号的先进性能.QMBOC调制和CEMIC复用构成了北斗三号B1信号的核心结构,在很大程度上决定了信号的时频域特性、接收性能及发射效率,目前已经部署在北斗三号所有的组网卫星上并开始向全球提供服务,成为北斗三号赶超世界先进水平的重要特征.