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关键词： 模糊函数   波形设计   相位编码   频率编码   复合调制   低截获   抗干扰  

摘要： 由于单一调制雷达信号的一些不可避免的缺陷,近年来复合调制雷达信号愈来愈受到人们的关注。采用复合调制技术能够实现单一调制信号之间的取长补短,提高雷达信号的精度和分辨力,并具有低的截获概率和较强的抗干扰性能。本文根据当前波形设计理论发展的需求,开展编码复合调制信号的研究,具有较强的理论和实践意义。 本文在分析相位编码(Phase-Coded)和频率编码(Frequency-Coded)调制方式的基础上,提出了一种新的编码复合调制信号样式——m-Costas信号,对其设计了信号处理流程,分析了其低截获性能和抗干扰性能。研究结果表明,本文提出的m-Costas信号具有大时宽带宽积,高距离分辨和速度分辨特性、低截获特性、抗电子干扰特性,是一种性能优良的编码复合调制信号。 本文主要内容包括三个部分,安排如下: 首先,研究了m序列二相编码信号和Costas频率编码信号的理论形式、波形、频谱及模糊函数等特性,给出了m序列的数学性质和构造方式,分析了m序列二相编码信号和Costas频率编码信号的优缺点,研究了两种调制方式各自的性能。 其次,根据编码复合调制信号的特点,提出了一种新的复合调制信号样式——m-Costas信号,分析了m-Costas复合调制信号的理论形式、波形、频谱等特性,给出了一种模糊函数数值计算方法,应用该算法绘制了m-Costas信号的模糊图,并与m序列二相编码信号、Costas频率编码信号的模糊图进行了比较,研究了m-Costas信号的精度和分辨力。 最后,针对m-Costas信号设计了一套实用的脉冲压缩信号处理方法,利用频域脉冲压缩和非相参积累等方法对m-Costas信号进行了信号处理,得出了正确的处理结果,研究了m-Costas信号的低截获性能,并对m-Costas信号抗噪声压制式干扰的性能进行了分析。

关键词： LabVIEW   虚拟仪器   数据采集   信号分析与处理  

摘要： 针对传统仪器功能单一、只能连接有限的独立设备以及价格昂贵等不足,以LabVIEW为开发工具,采用虚拟仪器技术及信号处理技术等,开发多功能信号分析与处理系统。该系统主要具有数据采集模块和信号分析与处理模块。该系统有良好的人机界面,且便于对之维护和功能扩充,具有很强的实用性。

关键词： MATLAB   信号分析   信号处理  

摘要： 为了对信号进行可视化直观分析,引入MATLAB作为信号仿真与调试工具,借助于MAPLE内核提供的信号处理工具箱不仅可以生成信号,还可计算系统的响应,并完成对连续系统的时域、频域及复频域的分析。通过实例表明了便捷性,可以提高工作效率,同时也证明了MATLAB在理论分析中的重要性。

关键词： 传感器   流量计   信号处理   频谱分析  

摘要： 对科氏质量流量计输出信号进行频谱分析,证实传感器的输出信号中不仅存在固有频率和白噪声,而且存在固有频率的倍频信号。目前信号检测多数采用模拟电路对信号进行滤波和过零点进行检测,将传感器输出的两路正弦信号转换为两路方波信号,利用两路方波信号的上升沿或者下降沿触发计数电路,进而得到两路信号的相位差和频率信息。利用数学工具对这种检测方法进行仿真计算,验证传感器倍频信号对测量结果的影响,因此提出一种数字滤波和检测方法。仿真和实验结果均表明,在信号分析基础上提出的检测方法,有效保证了科氏质量流量计的测量精度。

关键词： 虚拟仪器   信号处理   信号分析  

摘要： 传统的信号测试系统体积庞大、功能单一、精度低,本文设计出一套基于虚拟仪器的信号处理和分析系统,通过修改信号的类型和参数,就可生动直观地显示出不同的数据、图像和分析处理的结果。该系统已用于现场测试,教学,效果良好。

关键词： 血液分析仪   细胞学检验   显微镜检查  

摘要： 目的探讨CELL-DYN3500R血液分析仪出现细胞警示的意义。方法选择血液分析仪屏幕上显示有NR- BC(有核红细胞)、RRBC(抗溶红细胞)或NWBC(非白细胞)警示的血标本直接涂片,瑞氏染色后显微镜检查是否出现NRBC及幼稚细胞。结果警示NRBC、RRBC及NWBC时,显微镜检查出现NRBC的比例分别为41.28%(258/625)、27.13%(35/129)及24.75%(49/198),出现幼稚细胞的比例分别为8.16%(51/625)、21.71%(28/129)及9.60%(19/ 198)。结论CELL-DYN3500R警示NRBC、RRBC、NWBC时必须涂片检查予以确证,无任何警示时可以认可仪器的结果,无需涂片镜检。

ISBN: (纸本)9787118053432

关键词： 桥梁健康监测   信号分析与处理   Hilbert-Huang变换   时变结构   模态参数识别  

摘要： 大型桥梁健康监测的难点之一是对桥梁结构响应的客观、有效分析与处理。由于实测响应趋于非线性、非平稳,难以用发展相对成熟的线性和平稳过程理论来解释,因而迫切需要发展有效实用的结构响应分析与处理技术。 Hilbert-Huang变换(HHT)是一种全新的信号时频分析方法,本文在研究其基本理论的基础上,利用已建立的南京长江大桥健康监测系统,将HHT应用于桥梁监测信号的分析与处理中,并对时变结构的模态参数识别问题进行了研究。通过对实测结构响应进行更客观、有效、科学的分析和处理,探索桥梁结构复杂、非平稳响应的内在机理。 论文的主要研究内容如下: (1)提出了一种新的端点效应抑制方法——极值平移法,并将HHT与小波变换、Fourier变换进行了对比分析。端点效应是应用经验模态分解(EMD)的瓶颈问题,其有效解决对完善HHT理论具有重要意义。本文以信号端点及其附近极值的特征作为延拓依据,分别在信号两端各添加四个平移极值点,以此达到抑制端点发散的目的。实测响应的分解结果表明该方法计算效率高,可有效地减轻端点效应对EMD的影响;对比分析结果表明HHT在处理非线性、非平稳信号方面具有明显的优势。 (2)提出了一种消除桥梁响应信号中存在的短时强噪声干扰的方法。根据短时强噪声干扰会导致瞬时振幅和瞬时频率表现出明显异常的特点,通过拟合正常区段的数据来消除这种异常,从而使相应的IMF得到净化。数值仿真和南京长江大桥实测数据的处理结果表明了该方法的良好效果。 (3)将EMD用于桥梁监测信号的趋势分析中,寻求火车激励下桥梁复杂响应的构成机理。首先,计算桥梁在一定加载模式下的位移和应力响应。然后,用EMD把响应分离成不含趋势项的振动分量和趋势项,研究各分量对应的物理意义。最后,利用南京长江大桥健康监测系统采集的实测数据对响应构成机理进行了探讨。研究成果可应用于桥梁健康监测和状态评估的实际工程中。 (4)提出了一种识别时变结构模态参数的方法。推导出了利用时变单自由度结构的位移响应识别模态参数的理论表达式。然后根据EMD优良的模态滤波性能,将该方法扩展到时变多自由度结构的模态参数识别中。通过对时变多自由度结构的响应进行处理,从中分离出对应结构单阶模态的瞬态响应。仿真算例表明了该方法的良好识别效果。 (5)自行设计一时变结构实验,对本文提出的时变结构模态参数识别方法作进一步的研究。实验对象为一悬臂梁结构,通过振动时改变梁的附加质量和刚度的大小来实现质量连续变化、刚度连续变化和刚度突变三种时变结构,利用梁上测点的自由振动加速度响应识别结构时变的模态参数,并将识别结果与梁在几个指定状态下(时不变结构)模态参数的识别值以及理论计算值进行了对比和分析,从而表明了本文方法在实际应用中的可行性和有效性。

关键词： 焊缝跟踪   传感器   信号分析与处理   滤波   小波变换   机器视觉   图像处理  

摘要： 焊接是制造业中不可或缺的一种技术,为了提高焊接质量,提高生产效率,节省人力,国内外焊接工作者一直在不断地采取各种方法进行研究,以实现焊接过程的自动化。实现焊接过程的自动化关键是研制一套高效率的焊缝自动跟踪系统。 焊缝自动跟踪系统由三部分组成:传感器、控制器、执行机构。焊缝跟踪系统中传感器是最重要的组成部分,应用于焊缝自动跟踪系统中的传感器主要包括:电子式、光学式、电弧式和电磁感应式。而在焊缝跟踪系统的主要技术是焊缝的检测和控制算法。 本文概述了国内外焊缝自动化跟踪技术发展的状况和趋势,从生产实际对焊缝跟踪系统的技术要求出发,详细分析了电弧传感器和视觉传感器相结合的以工控机为构架的一个综合焊缝自动跟踪系统。 在基于电弧传感器的焊缝跟踪系统中,用电流互感器、放大器和数据采集卡搭建成采集电路以采集焊接电流信号,在对电流信号的处理和分析中,运用了传统的信号分析处理方法傅立叶变换和新兴的信号分析处理方法小波变换,通过比较两种方法的优劣以求得到更高精度和更方便的方法。 在基于视觉传感器的焊缝跟踪系统中,以VC为平台开发的一套焊缝跟踪系统。该系统主要包括建立了图像采集功能,完成了对焊缝图像的灰度转换、平滑、二值化、边缘检测、图像细化,最终通过HOUGH变换提取出焊缝的边缘,获取焊缝中心。并通过对获取的焊缝中心做了焊枪的运动仿真。

关键词： 近程毫米波LFMCW雷达   多周期模糊函数   多目标距离速度去耦合   加速运动多目标检测   寄生调幅与相位噪声   杂波测量   多目标回波信号模拟  

摘要： 毫米波LFMCW雷达体积小,重量轻,易于高度集成化,工作频带宽,分辨率高,敌方难以截获,抗干扰性能强并具有较好的全天候工作能力,从而使之在精确制导、战场监视、汽车防撞、工业控制、环境遥感等领域中有着广泛的应用前景。 本论文以近程制导应用为背景,依托实际工程项目,采用理论分析、仿真实验、工程验证相结合的方法,对近程毫米波LFMCW雷达目标信号模型、多目标运动参数估计、寄生调幅干扰抑制及相位噪声对多目标探测性能影响等进行了分析研究,在利用自行研制的一套Ka波段LFMCW雷达样机测量几种典型地物杂波特性的基础上,模拟了地杂波环境下的多目标回波信号,为工程项目的研究提供了理论基础与参考。本文的主要内容包括以下几个方面: （1）推导了毫米波LFMCW雷达目标回波信号在时域和频域上的表达式;通过信号复包络导出了具有大时带宽积的对称三角LFMCW信号的单周期和多周期模糊函数,分析和比较了这两种模糊函数的性质和特点;详细讨论了系统噪声、扫频非线性、时域加窗等损失因子对毫米波LFMCW雷达距离分辨率的影响。 （2）研究了多目标距离速度去耦合的方法。首先,针对现有方法对多目标检测时存在的缺点,提出了一种改进的发射变周期LFMCW信号法,实现了多目标距离速度去耦合。该方法利用对称三角波上下扫频得到的频谱对称性实现固定杂波的抑制,达到简化目标环境、提高目标检测性能的目的,同时利用区域滑动窗检测法实现目标回波信号频谱峰值检测,提高目标参数的估计精度。其次,提出了利用分数阶Fourier变换结合Radon-Ambiguity变换实现毫米波LFMCW雷达多目标距离速度去耦合的算法。在利用Radon-Ambiguity变换估计出调频率的基础上,结合分数阶Fourier变换准确地估算出信号的中心频率实现距离速度去耦合,进而得到正确的目标一维距离谱。第三,提出了利用分数阶自相关和分数阶Fourier变换实现多目标距离速度去耦合的方法,该方法在估计调频率时采用迭代方法进行一维扫描搜索,与Radon-Ambiguity变换方法相比具有更快的运算速度。仿真结果验证了这些方法的有效性。 （3）研究了加速运动多目标的检测。分析了目标具有加速度运动时毫米波LFMCW雷达的差拍信号,得出了差拍信号参数与目标运动参数之间的变化关系;推导了毫米波LFMCW雷达信号的加速度模糊函数及加速度固有分辨力关系式,研究了目标加速度对多普勒频率估计精度的影响;针对Wigner-Ville分布与Radon变换方法对多个目标参数估计时存在交叉项的弱点,提出利用改进型Wigner-Ville分布与Radon变换相结合的方法,消除交叉项引起的虚假目标从而提高了目标参数的估计精度,得到的仿真结果验证了该结论。 （4）研究了寄生调幅和相位噪声的影响。讨论了毫米波LFMCW雷达中的寄生调幅干扰,推导了采用变容管调谐方式的VCO输出信号,对系统产生寄生调幅干扰的原因进行了分析;设计了一种中频放大器以抑制寄生调幅干扰并分析抑制效果。建立了考虑相位噪声时毫米波LFMCW雷达目标的差拍信号模型,详细分析了相位噪声对多目标探测性能的影响。 （5）研究了毫米波雷达地杂波测量和杂波环境下多目标回波信号的模拟。研制了Ka波段LFMCW雷达杂波特性测量样机,利用角反射体对系统进行了定标,研究了地杂波特性的测量方法和测量步骤。对几种典型地物的散射系数进行了测量,根据实验场地条件确定了数据的有效独立采样数和所需测量次数,建立了数据处理的软件平台并采用软件门技术对回波数据进行处理,有效抑制了干扰信号的影响。对影响散射系数测量精度的因素进行了详细分析,总结了各个误差因素的误差估计值及系统累计误差。在测量小入射角条件下典型地面散射系数和统计特性的基础上,利用零记忆非线性变换法实现了小擦地角情况下的符合特定功率谱的韦布尔杂波仿真,完成了对小擦地角地杂波环境下的毫米波LFMCW雷达多目标回波信号的模拟。