传感器非线性输入输出信号反演 处理中的"归十"算法

 介绍一种传感器中非线性输入输出信号反演的所谓"归十"算法.其要点是将最大和最小输出信号分别作为坐标轴的十和零.其它输出信号按比例位于其中.输入信号可表示成"归十"的输出信号的五阶反演多项式,即五阶交错级数.该多项式的一阶和二阶项系数的近似值可从两组样本值解其联立方程而得到.其它高阶项系数可从它们可能的最小值到最大值逐步代入多项式,多次迭代后使各计算值接近相应样本值而得到.这些高阶项系数最小值至最大值的范围可从大多数试验的各种可能数据分布情况利用规范化多项式拟合法估计得到,以使寻找最佳系数的范围缩小.最后又进行输出信号的 "去十"化处理,得到输入与此输出信号的五阶反演多项式.以酒精敏感器件的输入输出信号反演为例加以说明.输入信号是等量的酒精,输出信号是敏感元件的电阻或其上的电压降.输出信号经微处理器处理后,酒精量便以反演结果而被显示.反演的精度为酒精量的±1.5%.     

最小平方卷积反演算法及其在桥梁动挠度测量中的应用

本文给出的最小平方卷积反演方法,利用了输入信号的时限约束,用Hilbert空间中的正交投影的方法,得到最小平方意义下的最优解.本文利用该方法成功地从惯性传感器信号中反演出桥梁动挠度信号,并给出与其他方法的比较,证明了该方法的有效性,为桥梁动挠度测试提供了一种新的手段.     

差分放大电路单端输入信号的射极耦合传输及等效变换

用电路分析的方法对差分放大电路单端输入信号的射极耦合传输及等效变换进行了深入研究,目的是探索单端输入差分放大电路中输入信号的作用过程。差分放大电路的单端输入信号,经差分管的发射极耦合传输,在输入回路可等效变换为差模输入信号、共模输入信号的叠加,且等效变换时与发射极电阻Re取值大小无关,Re取值大小反映了对共模输入信号的抑制程度。所述方法的创新点是给出了单端输入信号在输入回路作用下的物理过程,完善了单端输入信号的等效变换方法。     

相干多普勒测风激光雷达时域信号仿真及时频分析

基于大气分层时域信号生成模型(feuilletémodel)进行非平稳信号的仿真。引入时-频域联合分析方法反演风速,对非平稳风速模型下的仿真回波信号进行算法处理研究。基于实际系统参数,分别在线性剪切风速和美国宇航局(NASA)阵风模型下仿真回波信号。对仿真信号作Wigner-Ville变换,通过分析信号时频变换后的能量峰值在时频面内的分布来反演风速。采用多组脉冲累加平均的方式来减少因散斑噪声、交叉项等因素造成的反演风速的波动。结果表明,利用时-频域联合分析方法可以快速反演出风速信息,无需对探测范围进行距离门的划分;对多组信号的时频变换结果做累加平均处理后,反演风速的波动减小,与输入风速的一致性得到了明显的改善。     

大摆角摆臂式干涉仪非线性干涉信号光谱反演

为快速实现大摆角摆臂式干涉仪非线性干涉信号的光谱反演,通过分析大摆角摆臂式干涉仪的工作过程和干涉信号的非线性对光谱反演的影响,提出了基于非均匀快速傅里叶变换(NUFFT)的光谱反演方法。该方法先利用核函数和卷积算法让非线性干涉信号线性化,然后对线性化的干涉信号进行快速傅立叶变换实现光谱反演。实验将光程差替换法和NUFFT算法分别应用于非线性干涉信号的光谱反演。结果表明:两者光谱反演精度相近,但NUFFT算法速度更高。     

大气探测激光雷达突变信号处理方法研究（特邀）

在大气探测激光雷达的实际应用中,当激光探测路径上存在后向散射系数很大的云雾、烟尘或硬目标,且由其引起的突变信号强烈到一定程度时,使用Fernald法后向积分反演消光系数会在突变信号后向数据中产生明显的反演误差。根据 Fernald法后向积分的特点并结合分段斜率法,提出了一种新的反演方法以应对上述情况,优化了传统算法的反演策略。即通过判断突变信号位置不断更新参考距离和边界值进行迭代反演,并将更准确的反演数据拼接覆盖到初始反演数据中。使用垂直和水平探测所得到的实测数据对反演方法进行有效性验证,并且对被优化数据和邻近无突变信号时相应的数据进行了对比。结果表明,相比传统算法,垂直和水平探测的相关数据在新的反演方法下分别优化了消光系数相对误差约79%和96%,验证了该方法具有一定的可行性。     

基于GNSS-R信号的土壤湿度反演研究

采用GNSS反射信号反演土壤湿度,介绍了采用的土壤介电模型、信号反射模型、反演理论、软件接收机及数据处理等关键技术。在利用湖水反射实验对接收机进行校准的基础上,给出了该反演技术和手持湿度计进行比较的实测结果,指出该方法在湿度很小时存在一定的误差,而土壤湿润时一致性良好,表明利用GNSS-R信号反演土壤湿度具有良好的发展前景。     

单端输入差分放大电路输入信号的等效变换

本文对单端输入差分放大电路发射极耦合传输的分析方法进行了深入研究,利用电路分析的方法将单端输入信号等效变换成差模输入信号与共模输入信号的叠加。指出等效变换并不需要发射极电阻Re很大的条件,Re的取值大小只反映对共模输入信号的抑制程度。并把这种方法与输入信号用数学方法等效变换进行了对比,得出这两种输入信号的等效变换方法具有等效性的结论。并介绍了单端输入差分放大电路的教学处理方法。     

北斗反射信号海风海浪反演系统与试验

该文设计并实现了一种小型低功耗的北斗反射信号海风海浪反演系统,针对反演精度受卫星高度角影响较大的问题,提出高度角正弦值幂指数修正方法,且为降低风速突变对风速反演的影响,对风速反演模型进行了延时修正,有效提高了有效波高和风速的反演精度。为了进一步提高反演精度,提出多星联合观测和单边滤波的方法。北斗反射信号海风海浪探测试验结果表明:设计和实现的反演系统具备长期稳定运行和观测的性能;提出的反演模型和精度提升方法可以有效提高反演精度,有效波高和风速反演精度分别可达0.14 m和1.28 m/s,相比于Soulat等人提出的反演模型,分别提高了0.13 m和0.78 m/s。     

机载多普勒激光雷达指向影响分析及定标

通过分析机载多普勒激光雷达测量模式特征,考虑飞机姿态测量精度的影响,仿真分析了径向速度误差,以及多视线反演水平风场的反演精度,按照文中仿真系统的输入参数,不考虑雷达系统频率检测误差,风速测量误差小于0.3 m/s。该结果为机载多普勒激光雷达平台设计和测量模式的选择提供了参考。在此基础上,提出了一种基于地面散射信号测量的激光指向定标方法,并通过激光雷达实测数据进行验证,指向定标精度优于0.2°。     

Estimation of Optimal Parameter of Regularization of Signal Recovery

In this paper there are researched regularizing properties of discretization in a space of output signals for some linear operator equation with noisy data. The essence of proposed method is selection of discretization level which is a parameter of the regularization in this context by the principle of equality of random and deterministic components of the input signal recovering error. It is shown the method, i.e. the solution which is discrete by input signal is stable to small inaccuracies in input signal. At that in case of definite level of output signal measurements inaccuracy the recovering error of input signal is unambiguously defined by input signal sampling increment that allows to select reasonably the regularization parameter for specific criterion, for example, for definite measurements inaccuracy. Specific calculations and examples are represented in explicit form for single-dimension case but this does not restricts generality of proposed method.     

三态门逻辑功能的Multisim仿真方案

介绍了用Multisim仿真软件分析三态门工作过程的方法,目的是探索三态门工作波形的仿真实验技术,即用Multisim仿真软件中的字组产生器产生三态门的控制信号及输入信号,用Multisim中示波器、逻辑分析仪多踪同步显示三态门的各个输入信号及输出信号波形。并介绍了不同工作条件下仿真时Multisim中字组产生器的设置方法、字组产生器的字组内容如何反映三态门输入端的不同输入情况。结论是可直观形象地描述三态门的工作过程。所述方法的创新点是解决了三态门的工作波形无法用电子实验仪器进行分析验证的问题。     

移位寄存器的Multisim仿真

介绍用Multisim仿真软件分析移位寄存器逻辑功能的方法,验证了4-D触发器构成的移位寄存器的逻辑功能。用Multisim仿真软件中的字组产生器产生的信号作为移位寄存器的时钟脉冲和输入数据,字组内容反映移位寄存器的输入信号和控制信号,用Multisim中的逻辑分析仪多踪同步显示各输入信号、控制信号和输出信号波形,直观地描述移位寄存器的工作过程。所述方法创新地解决了移位寄存器工作过程无法用实验仪器验证的问题。     

单片机在削波失真校正中的应用

大功率功放电路的输出很容易产生削波失真.传统的解决办法是通过压限器对输入信号进行压缩.但压限器依赖起控电平进行压缩,所以会有误压缩和漏压缩的缺点.针对这些问题,提出新的压缩方法--动态压缩法.新方法利用单片机判断输出有无削波失真,如果失真超过允许时间,则对输入信号进行压缩.新方法比传统方法更加安全、可靠而且适应范围更广.     

基于89C51单片机的编码译码显示实验电路设计

当前手工拨盘方式编码译码显示实验电路存在输入信号不稳定、控制性较差等缺点,为了克服上述缺点,电路设计采用89C51单片机为核心器件作为编码信号发生器和自动控制系统。通过Proteus平台仿真和实验调试,电路能产生高质量输入信号和实现自动控制,较好地解决了手工拨盘方式编码译码显示实验电路存在的缺陷。     

NON-STATIONARY SIGNAL DENOISING USING TIME-FREQUENCY CURVE SURFACE FITTING

Based on the theory of adaptive time-frequency decomposition and Time-Frequency Dis- tribution Series (TFDS), this paper presents a novel denoising method for non-stationary signal. Ac- cording to the input signal features, an appropriate kind of elementary functions with great concen- tration in the Time-Frequency (TF) plane is selected. Then the input signal is decomposed into a linear combination of these functions. The elementary function parameters are determined by using ele- mentary function TF curve surface to fit the input signal’s TFDS. The process of curved surface fitting corresponds to the signal structure matching process. The input signal’s dominating component whose structure has the resemblance with elementary function is fitted out firstly. Repeating the fitting process, the residue can be regarded as noises, which are greatly different from the function. Selecting the functions fitted out initially for reconstruction, the denoised signal is obtained. The performance of the proposed method is assessed by means of several tests on an emulated signal and a gearbox vi- brating signal.     

一种基于维度加权盲K近邻算法的数字预失真技术

传统的数字预失真(DPD)模型通常在所有的输入信号功率上采用单一多项式模型和单一记忆深度对功率放大器(PA)进行线性化矫正。然而,功率放大器在不同的功率水平下会呈现出不同的非线性特性,并产生不同的记忆效应。针对这一问题,该文提出一种基于维度加权盲K近邻(KNN)算法的数字预失真模型,所提模型根据功放当前输入信号以及记忆输入信号的幅度进行维度加权的KNN分类,组成维度加权盲KNN记忆多项式(WKMP)模型,并为每一类输入信号序列建立子模型。所提方法用Doherty功率放大器进行实验验证,使用带宽为30 MHz、频点为2.2 GHz的3载波长期演进(LTE)信号作为输入,反馈端使用122.88 MHz的采样率进行采样。实验结果表明,所提维度加权盲KNN分类方法与记忆多项式(MP)模型结合时,功放正向建模效果和数字预失真效果均超过了广义记忆多项式(GMP)模型,并远超记忆多项式模型的效果,实验结果验证了所提模型的优良性能。     

Signal Acquisition and Processing Method for Capacitive Electromagnetic Flowmeter

A kind of signal acquisition circuit and the related signal processing method of the capacitance electromagnetic flowmeter (EMF) were introduced. The circuit can eliminate the influence of distributed capacitance on the input impedance of the operational amplifier, and greatly improve the input impedance of the detection circuit to overcome the disadvantage of high signal source impedance. The rotating capacitor filter is a signal processing method based on the phase-sensitive detection technology. It can extract the weak signal from the strong and wide-band background noise, so it is very suitable for the processing of capacitive electromagnetic flow signals. Through the comparison of the signal amplitude obtained at different flow rates and the comparison of signal spectrum components before and after the filter, the effectiveness of the bootstrap signal acquisition circuit and rotating capacitor filtering method is verified.     

Least square identification of alias components of linear periodically time-varying systems and optimal training signal design

A least-squares (LS) method for identifying alias components of discrete linear periodically time-varying (LPTV) systems is proposed.The authors apply a periodic input signal to a finite impulse response (FIR)--LPTV system and measure the noise-contaminated output.The output of this LPTV system has the same period as the input when the period of the input signal is amultiple of the period of the LPTV system.The authors show that the input and the output can be related by using the discrete Fourier transform. In the frequency domain, an LS method can be used to identify the alias components. A lower bound on the mean square error (MSE) of the estimated alias components is given for FIR--LPTV systems.The optimal training signal achieving this lower MSE bound is designed subsequently. The algorithm is extended to the identification of infinite impulse response (IIR)--LPTV systems as well. Simulation results show the accuracy of the estimation and the efficiency of the optimal training signal design.