杨学顺[1]2004年在《伪随机多频接收实时显示系统研究》文中研究指明本文紧随电法仪器的发展趋势，引出了伪随机多频接收实时显示系统，依据相应的理论基础和硬件基础设计并实现了这种实时显示系统。设计实时显示系统时，充分考虑到人机交互，操作方便、界面友好的原则，它将主要使用鼠标操作，当然也可以使用键盘操作，每个功能都可以用一步操作完成，彻底摒弃过去用小键盘时要使用多步复杂的操作才能完成相应功能的不足。观测信号的波形实时显示，操作者能够依据采集的信号波形和强度及时的发现观测误点，保证了电法勘探的质量。显示的信号波形可以依据操作者的需要，对其振幅和时间轴进行调整，从而放大和缩小波形，利于操作者判断。实现实时显示系统时，选用VC这种采用面向对象的分析与设计技术，初步建立起了实时显示系统的模型，编制了Windows系统下可视化的数据采集监视程序，利用其多线程的技术，能够实现采集数据、实时显示信号波形和相关的数据处理同时进行，克服DOS操作系统下数据等待的不足。本文所研究的实时显示系统进行的试验，也表明了本研究的可行性与实用性。
陈儒军[2]2003年在《伪随机多频电磁法观测系统研究》文中提出伪随机多频信号由何继善院士发明和命名，该信号带宽可控，其能量集中在数个在对数坐标上呈等间距分布的频率上，是电法勘探的理想场源。以此为励信号的伪随机多频电磁法勘探，不仅具有时间域电法勘探工作效率高、在单次测量中获取丰富信息的优点，而且具有频率域电法勘探抗干扰能力强、仪器轻便的优点。本文在双频激电和伪随机叁频激电观测系统研究的基础上，对伪随机多频电磁法观测系统进行了系统研究，研究内容包括伪随机多频信号、多频相对相位谱激电法、计算机仿真技术在电法仪器研制和评价中的应用、伪随机多频电磁法信号的数字信号处理方法、伪随机多频电磁法信号发送机、伪随机多频电磁法信号接收机、伪随机多频电磁法数据采集软件的设计及实现等一系列方法技术。 在伪随机多频信号的研究中，根据伪随机多频波的特点，得出了伪随机多频波在时间域上的表达式，在此基础上导出了伪随机多频波在频率域上的表达式。通过对比伪随机多频波和常规电法中使用的方波的频谱和功率分配，证明伪随机多频信号作为频率域电法勘探场源具有工作效率高、电源利用率高、装备轻便、精度高等优点，是电法勘探的理想场源。 本文在激电相对相位法的基础上提出了激电相对相位谱观测法，并定义了相对相位谱公式。相对相位观测不需要发送机与接收机之间的同步，同时对电磁耦合效应进行了一阶改正。利用伪随机多频信号作为场源的多频相对相位谱观测法拥有相对相位观测法的优点，同时为异常源的区分提供丰富的信息。本文通过计算具有代表性的COLE-COLE模型的相对相位谱和相位谱，说明相对相位谱观测在异常的反映上与绝对相位谱观测具有相同的能力。野外的试验结果说明多频相对相位谱观测确实能够压制耦合感应。多频激电相对相位谱法充分发挥了伪随机多频信号作为电法勘探场源的优点，可在找水，找矿等勘探中发挥重要作用。 计算机仿真技术广泛应用于航空航天、雷达、电力等领域复杂控制系统的分析、设计和改进中。本文针对利用传统方法研制电法仪器面临周期长、成本高、风险大等问题，首次将计算机仿真技术应用于电法仪器的设计、优化、和改进中。通过对传统的双频激电仪、相对相位激电仪和基于数字信号处理的新一代电法仪器的仿真研究，说明仿真技术可以在各种电法仪器的设计、优化和改进中发挥重要作用。在电法仪器研究中采用仿真技术，可以大大缩短电法仪器的研制周期、降低仪器开发的成本和风险。 本文针对数字信号处理技术将广泛应用于各种电法仪器中这一发展趋势，提出了在电法勘探中行之有效的数字信号处理技术，并成功应用于研制的伪随机多频电磁法观测系统中。利用数字信号处理技术，不但完善了原有的多频激电法，还同时实现了多频电磁法和其它电法勘探方法。在完全不需要发送机和接收机之间硬件同步的情况下，利用数字自适应相关同步法，实现了多频激电相对相位谱的可靠观测。由于不需要发送机与接收机之间的硬件同步，降低了整个观测系统的体积、重量、功耗和成本，同时提高了整个观测系统的测量效率。 在多频电磁法观测系统的硬软件集成中，紧跟国际上具有代表性电磁法仪器高精度、多功能、多参数的发展趋势，使该系统不但能开展以伪随机多频信号作为场源的多种电法勘探方法(如多频SIP、多频CSAMT)，还能开展各种常规的电法勘探方法(如电阻率法、TDIP、FDIP、SIP、TEM、FEM、C SAMT、AMT、MT等);瞄准了目前世界上最新电子技术，采用了高精度、低噪声、低功耗精密仪器放大器，及程控放大器、门阵列、24位A刃转换器、工业控制计算机、电力电子器件等新特器件，使研制的多频电磁法观测系统具有较高的水平。采用面向对象分析与设计技术，提出了多功能电磁法观测系统的面向对象模型，在W环旧OWS环境下实现了可视化的数据采集软件，而国外同类仪器仅实现了DOS环境下的数据采集。 通过对仪器进行的RC网络试验、水槽试验、抗干扰能力试验，说明研制的多频电磁观测系统精度高、抗干扰能力强、工作正常可靠。
许鹏飞[3]2011年在《基于FPGA的自适应跳频系统的研究与实现》文中研究说明自适应跳频通信是一种比常规跳频通信更为有效地抗干扰通信技术。自适应跳频系统通过实时通信链路质量评估、自适应功率控制、自适应频率选择的技术,确保了信息的正确传输,增强了通信的可靠性。本文针对在军事无线通信抗干扰、保密性和电子对抗的需求,采用FPGA技术设计了一个短波频段的自适应跳频系统。作者较为深入地学习研究了自适应跳频通信的基本原理、关键技术、短波无线信道抗干扰技术。完成了自适应跳频系统的方案设计,给出了系统的总体结构,并设定了相关性能参数。依据设计方案,采用FPGA的开发工具,首先构建了常规跳频系统,其中包括信源、信道编码、伪码发生器、跳频器、调制解调、低通滤波器等模块。在此基础之上,重点研究与设计了信道估计模块和自适应频率替换模块；为了研究自适应跳频系统的抗干扰性能,设计构建了短波干扰信道模块；并在设定的噪声、衰落和干扰的短波干扰信道环境下,通过测定信号误码率和信号能量,得出相关信道质量评估结果,据此进行单个、多个坏频点的替换或者整个频段的替换,完成了自适应跳频功能。通过对2MHz-5MHz和6MHz～9MHz频段的常规跳频系统和自适应跳频系统的仿真测试与结果分析,得到了相关结论。仿真和测试结果表明：该自适应跳频系统能够正确地实现信道质量估计、频率自适应选择等功能,明显地改善了跳频系统的抗干扰能力,提高了通信质量。
房哲[4]2017年在《煤矿井下多频点视电阻率监测数椐HHT分频提取技术研究》文中提出目前,煤矿井下电法勘探仪器主要采用单频人工场源供电,利用换频方式实现多频采集,其施工效率低、采集误差大;多频点视电阻率监测系统结合了伪随机多频信号和网络并行电法的优势,实现了信号多频点同时发射和接收,可以提高施工效率和采集精度。由于煤矿井下电磁干扰较大,发射功率受煤安限制,采集的信号比较微弱,因此监测数据的噪声干扰对视电阻率反演结果有很大影响。HHT(Hilbert-Huang-Transform,希尔伯特-黄变换)是一种处理非平稳信号的时频分析方法,在随机噪声压制和工频干扰处理等方面具有独特的优势。本文介绍了多频点视电阻率监测系统的技术原理,分析了多频伪随机发射信号的生成方法及特点,对硬件系统进行了概述;通过对采集信号的噪声频谱分析,总结了随机噪声和工频干扰的特征,采用小波分析、相关检测以及HHT方法对伪随机多频信号进行了理论数据、实验数据和试验数据的对比处理,认为HHT滤波方法可以较好地滤除工频干扰和随机噪声;对HHT方法和相关算法分别进行野外试验数据的处理,发现本文HHT提取技术对于低信噪比环境下的多频微弱信号提取具有一定的优势。研究结果表明:HHT在视电阻率监测数据的处理中可以提高信噪比,高保真地提取有用信号,尤其是在煤矿井下噪声环境复杂,信号发射功率受限的条件下,对于视电阻率监测数据的提取具有独特优势。由于HHT存在一定的模态混迭问题,影响了对噪声分辨能力,如何有效抑制模态混迭,提高滤波质量和效率,是下一步要研究的方向。
陈重文[5]2008年在《基于ARM Linux的2~n伪随机信息系统研究与开发》文中指出随着计算机软硬水平的不断提高,嵌入式领域的发展也取得了长足的进步。目前,嵌入式与Linux技术的结合正在推动着嵌入式技术的飞速发展,嵌入式系统的研究和应用产生了显着的变化。硬件上,嵌入式平台由51系列内核的8位机系统逐步上升到以ARM内核为主流的32位系统;软件上,Linux作为操作系统的发展史上一个重要的里程碑,以高安全性和稳定性、开源免费等的优势使得其在政府、国防、教育、工业等领域获得了广泛的运用。2~n伪随机多频道激电理论(简称伪随机理论),是由何继善院士率先提出并命名的,其实质是将含有3,5,7…等多个奇数主频率的复合波同时向大地发送,接收机同时接收经大地介质传导的复合波中各主频率电流响应。在地球物理勘探领域,基于伪随机理论的数据采集系统具有抗干扰能力强、测量精度高、观测速度快、装置轻便等优点而得到广泛应用。本文在分析伪随机理论基础上,结合当前嵌入式软硬件发展的最新成果,开展对ARM Linux嵌入式数据信息系统的研究与实现。首先,通过需求分析,对各种采集方案比较后,设计系统总体方案。通过数据信息系统驱动总体分析,选用嵌入式板载的音频芯片实现数据A/D转换,完成Linux下采集设备驱动程序设计。其次,在ARM9内核的S3C2410嵌入式处理器硬件平台,按照嵌入式软件开发流程,搭建嵌入式Linux交叉开发平台;裁剪并移植Linux内核,构建嵌入式文件系统。再次,利用当前流行的嵌入式图形开发库Qtopia Core,结合Sqlite数据库与Linux多线程技术,设计数据采集应用程序,建立数据信息系统的应用软件模型,此基础上对整个系统进行测试,与理论值进行对比实验。最后,就课题的不足做出总结,并且提出系统后期的改进建议。
崔益安[6]2002年在《基于嵌入式控制系统扩展总线的伪随机多频观测系统研究》文中研究指明本论文详细阐明了伪随机多频电磁观测系统(接收机)的原理，硬件和软件结构。该接收机是根据何继善院士提出的2~n系列伪随机多频激电理论设计研制的。本文对该理论进行了简单的阐述与分析，并叙述了实际可行的实现方案，详细分析了观测接收机硬件各部分单元的结构与功能、嵌入式微机PC／104的接口技术，控制软件结构。使用PC／104的并行通信口控制仪器、仪器内部采用总线结构、模拟傅氏(Fourier)变换技术代替瞬时采样技术，采用软件动态分配AFT单元，调控硬件结构，实现多种功能，增加了仪器的功能多样性和灵活性。基于MS-Dos的系统软件为野外数据采集、实时快速处理而设计，采用C语言与汇编语言混合编制，实时控制部分代码简练，控制安全、可靠，使用图形汉字菜单，置入PC／104上运行，界面友好，操作方便，对仪器实现全面监控，自动化程度高，数据校正全面。仪器在程序控制下可实现最大规模：3个模拟通道和3个AFT单元(叁道单频)、2个模拟通道和4AFT单元(双道双频)、一个通道和7个AFT单元(单道7频)，此外，还可以实现两个测深点的标量CSAMT观测。
崔燕丽[7]2002年在《伪随机多功能多频观测系统的数据处理研究》文中研究指明中南大学物探所长期以来，一直致力于物探电法仪器的研制工作，先后研制出双频激电仪、叁频激电仪、堤坝渗漏仪等。本文主要涉及了该所新研制的伪随机多功能多频观测系统，简要介绍了该仪器的工作原理，而以主要篇幅介绍了该仪器软件部分中的数据处理功能。文中总结了几种常用的电法工作装置数据处理方法，包括有广泛应用于电阻率法和激电法的中梯装置、联剖装置、偶极装置、对称四极测深装置以及属于电磁法观测范畴的CSAMT法工作装置，并根据该仪器运行要求编制成相应的程序。最后提供的直接运行于仪器中DOS环境下的数据处理程序针对伪随机多功能多频观测数据的特点，按工作装置的不同分类进行处理，实现物探原始数据的演算及成图，作出的图件包括ρs、Fs、Δφ的剖面图以及根据解释需要作出的平面等值线图。另外用于室内工作运行于WINDOWS环境下的数据成图解释程序弥补了DOS程序的不足，能够对相关图件实现存储、打印，并对对称四极测深装置类型数据做出一维反演结果。
王言章[8]2010年在《混场源电磁探测关键技术研究》文中认为混场源电磁法利用大地电磁法理论对数据进行解释处理,应用的频率范围在0.1Hz—75KHz之间,以人工发射的电磁场弥补天然电磁场在高频段信号微弱的不足,可以探测地下几米到一千米深度左右的电阻率信息。在理论仿真的基础上,本文根据系统要求特点,设计了以谐振方式发射的磁性场源并研究设计了以多频信号发射的电性源,以实现不同工作条件下的人工电磁场发射。为满足对电磁信号的有效接收,详细研究了接收系统的几个关键技术问题。针对弱磁信号的检测,设计了宽频磁感应式传感器,通过研究磁传感器的校准技术,给出了传感器灵敏度及相位偏移的测试校准方法。对于电场信号检测,研究了电场信号的本地放大问题,以提高有用信号的信噪比。针对电场和磁场的弱信号采集,设计实现了具有自校准功能的多通道同步24位数据采集系统。各种实验证明,通过几个关键技术的研究,混场源电磁系统在人工场源发射上更具有灵活性；自主设计的磁传感器在灵敏度、带宽等方面能够满足实际测试需要,打破了对国外进口传感器的依赖；由于系统能够随时进行磁传感器和通道的校准,减小了因时间及温度漂移对测量精度的影响；系统内部采用的高性能DSP芯片和PC104处理器也都为整体性能提升提供了可靠保障。
王雪[9]2016年在《多频电磁探测信号采集系统关键技术研究》文中进行了进一步梳理随着人类社会不断进步,如影随形的经济领域上的发展也极速前进,城市中的基础设施建设也更多地向地面以下扩展,如通信电缆、地下管道、地铁等,近年来,我国因地下管线破坏导致社会经济造成了较大的损失;在环境地质问题方面,有害化学物质的泄露,掩埋的各种生产生活中的废弃物,地质结构的异常性变化,各类工程的暗伤问题等构成严重的安全威胁。基于以上情况,对浅层地表结构的勘探与掌握的重要性日益凸显出来。本文针对地下管线探测需求,研究了微弱信号模拟电路调理技术,伪随机信号接收技术和多频信号锁定放大技术等,设计了对多频探测信号的采集系统,主要工作包括叁方面。微弱信号采集电路设计:针对检测的信号十分微弱这一问题,采用了模拟信号调理技术,用级联放大的方法,设计低噪声前置放大器和高性能带阻滤波电路,提高了信号的信噪比;设计32位模数转换电路,既提高模数转换有效位数,又提高对弱信号采集能力。多频锁定放大信号采集技术研究:针对电磁探测需测量多个频率的微弱电场信号,研究了m序列伪随机信号发射和接收技术,研究了锁定放大基本原理,结合外差式锁定放大器和数字式相敏检测器的优势,设计了一种外差式多频数字锁定放大器,以数字式窄带梳状滤波代替传统的带通滤波实现多频伪随机信号的选频锁定放大,最后设计了数字式多频鉴相器,用来实现多频伪随机信号幅度和相位的提取。信号采集系统的性能测试:本文对设计完成的系统进行了性能测试,包括共模抑制能力的测试,有效分辨位数测试,系统误差测试和短路噪声测试等。
王凡[10]2013年在《小型化多模式天波超视距雷达系统研究与实现》文中指出天波超视距雷达(Sky-wave Over-the-horizon Radar)工作于3-30MHz,它利用电离层对高频无线电波折射与反射机理实现超视距探测,可对覆盖区域内,地海表面以上、电离层以下的各类运动目标实施预警监视。与其他雷达相比,它对付低空突防、反辐射导弹以及隐身飞机等具有天然的优势,同时能够提供大范围的早期预警且预警时间远远超出一般雷达。这些突出的优点使得天波超视距雷达正受到越来越多的国家的重视,成为了战略预警体系中的核心装备之一。随着军事技术的要求以及现代电子技术的发展,也为雷达技术的发展提供了良好的契机及相关软硬件的支持。武汉大学电磁波与现代雷达实验室自研究天波超视距雷达以来已经有十个年头,从最初的相控阵天波雷达系统到现在的多通道天波雷达系统,其设计理念一直是遵循着小型化、多功能、可移动性强等标准。而本文也是基于这一理念,提出了一种小型化、多模式的天波雷达系统设计方法,其一是可以通过软件灵活的配置工作时序,使得天波雷达系统工作于收发共站模式,大大减少了系统维护费用和人员配备；二是基于电离层参数反演方法,设计了一套“天波雷达-电离层探测”相结合的一体化设计方案,该方案最大的优势在于不影响雷达正常工作的前提下,可以同时获取电离层结构参数信息,有助于减少天波雷达系统必须配备的电离层探测设备,为设备小型化的设计提供了一个思路；叁是基于FPGA的数字基带解调处理以及同步控制器设计,也使得整个系统设计更加的灵活和软件化,只需提供参数就可以随意的改变雷达的工作方式,包括单频点工作以及多频工作模式等。文中同时给出了多种工作模式的闭环测试以及外场试验结果,从多方面验证了系统设计的合理性及正确性。全文的主要研究内容及创新工作如下：1.介绍了电离层信道的基本特性以及电离层对天波传播的影响等。重点研究了基于射线追踪的电波传播,其中解析射线追踪方法可以快速计算群路径与大圆距离的转换,为目标识别和目标定位提供依据；而数字射线追踪则可以较准确的描绘出电磁波在电离层介质中的轨迹,可以分析在不同电离层参数下天波传播的模式、覆盖范围以及距离盲区等,为系统参数调整提供参考。2.提出了一种在考虑有耗地面情况下的天波雷达方程,并且由于在高频段,外部噪声总是远大于内部噪声,通过雷达方程的推导,分析了其对于发射天线和接收天线不同的设计要求,发射天线应采用高增益、高效率的天线形式,而接收天线可以采用小增益的小型化接收天线。3.从天波雷达收发共站的工程实现角度出发,提出了采用分时线性调频信号作为高频天波雷达的波形体制,并详细分析了其基带处理流程以及根据参数设计约束条件提出的一套参数设计方法。针对收发分时的工作模式,本文分析了接收时间窗对雷达回波幅度的影响,其仿真结果为参数设计提供了一个新的指导。4.基于软件无线电的思想,设计了一套易于扩展、软件化的天波雷达数字接收机系统,包括数据采集、基带解调、数据上传以及同步控制功能的实现。且其工作参数可以灵活调整,通过闭环测试进一步检测了系统的整体工作性能,实现了整个系统的功能,并且验证了方案的可行性。5.提出了将Zoom FFT算法应用于射频直接采样接收机的新方案,通过修改Zoom FFT算法的复调制序列,一是可以直接对扫频信号进行去斜率处理,二是可以利用雷达工作间隙获取外部频谱信息。该算法通用性比较强,也可以直接应用于中频数字化接收机中,并易于在FPGA中实现,更为接近了软件无线电的设计要求。6.研究了斜向返回散射电离图的反演算法,并从仿真结果中得到启发,提出了“天波雷达-电离层探测”一体化设计方法。该方法要求雷达工作在多频模式,可以在不影响雷达正常工作的前提下,通过雷达回波数据提取叁组以上“频率-最小群路径”信息来反演出电离层结构参数,可减少或替代天波雷达系统所需的电离层探测设备,为天波雷达系统的小型化设计提供了一个新方案。最后,对全文进行了总结,并指出天波超视距雷达在下一步推进过程中有待进一步研究的问题。
参考文献：
[1]. 伪随机多频接收实时显示系统研究[D]. 杨学顺. 中南大学. 2004
[2]. 伪随机多频电磁法观测系统研究[D]. 陈儒军. 中南大学. 2003
[3]. 基于FPGA的自适应跳频系统的研究与实现[D]. 许鹏飞. 大连海事大学. 2011
[4]. 煤矿井下多频点视电阻率监测数椐HHT分频提取技术研究[D]. 房哲. 西安科技大学. 2017
[5]. 基于ARM Linux的2~n伪随机信息系统研究与开发[D]. 陈重文. 中南大学. 2008
[6]. 基于嵌入式控制系统扩展总线的伪随机多频观测系统研究[D]. 崔益安. 中南大学. 2002
[7]. 伪随机多功能多频观测系统的数据处理研究[D]. 崔燕丽. 中南大学. 2002
[8]. 混场源电磁探测关键技术研究[D]. 王言章. 吉林大学. 2010
[9]. 多频电磁探测信号采集系统关键技术研究[D]. 王雪. 吉林大学. 2016
[10]. 小型化多模式天波超视距雷达系统研究与实现[D]. 王凡. 武汉大学. 2013
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