一、一个具有自适应取阈功能的光电网络系统及其性能分析(论文文献综述)
雷景文[1](2021)在《空间激光通信光学系统设计及其偏振特性研究》文中研究说明空间激光通信技术使用激光作为信息传输载体,保密性好、容量大、速率高;其探测方式包括振幅探测和相干探测两种体制,其中相干探测具有灵敏度高,传输容量大的特点,是远距离激光通信的研究热点。常规的激光通信系统大多为单一探测体制,通信方式不灵活,无法满足多谱段空间通信的需求。使用不同探测体制的终端组合可解决此问题,但会使终端的体积、成本大大增加,难以适用,因此将其进行一体化整合设计成为该问题的最佳解决方案。终端光学系统作为整合接收系统的核心部件,必须具备像质良好、结构紧凑等特点。在相干通信光学系统中,使用圆偏振光作为信号光,除了要求波像差较小以外,还要求光学系统具有良好的保偏能力来保证系统的通信性能。本文针对多谱段复合探测体制的激光通信光学系统进行设计,并对其进行偏振特性分析,包括以下内容:首先,通过调研激光通信终端的国内外发展现状及查阅相关资料,提出本文的多谱段复合探测体制的激光通信光学系统;对相干通信系统偏振特性的研究现状进行介绍,指出目前研究的不足之处,提出本文要分析的主要问题。其次,根据实际设计需求,对激光发射结构进行了初始结构计算,使用光学仿真软件ZEMAX进一步优化结构;对信标光、信号光接收系统分别进行优化设计,并利用中继分光元件实现了三路接收系统的整合设计。结果表明,发射系统具有良好的准直效果;接收系统能量集中,MTF接近衍射极限,实现了系统的多谱段复合探测需求。然后对光学系统进行了检测及性能分析,测试及分析结果表明该光学系统综合性能良好,可应用于近、中程距离通信链路中。最后,以本文设计的激光通信光学系统为基础,基于三维偏振光线追迹算法,仿真及定量分析了系统中正交反射镜组的偏振特性,推导了该系统的偏振传输解析表达式,在入射圆偏振光的情况下,计算及仿真了出射光束的偏振态。研究分析了振镜的摆扫运动对正交反射镜偏振特性的影响,提出了减小系统偏振误差的有效措施,并给出了系统实际应用过程中的偏振补偿方案。
周海军[2](2020)在《相干激光通信中零差相干接收及传输信道研究》文中提出自由空间光通信(Free-space Optical Communication,FSOC),尤其是相干激光通信,正逐渐成为解决微波通信瓶颈、构建天地一体化宽带网、实现实时数据传输的有效手段。在空间激光通信中,光信号经过数千至数万公里上的空间传输后,光束质量严重畸变或不稳定。到达接收端的光信号,不仅光功率非常微弱,而且还受到多普勒频移、瞄准误差、大气湍流等因素影响,这给光信号接收及信道建模等带来极大技术挑战。在众多接收方案中,基于科斯塔斯光锁相(Costas Optical Phase-locked Loop,Costas OPLL)的零差相干接收技术具有明显的技术优势,但存在入锁频率范围较小、多普勒频移跟踪能力较弱、接收灵敏度较低等问题,亟需提高。针对以上问题,本文首先研究了辅助频率捕获-自动光锁相技术,研制的Costas零差相干光接收机具有实时补偿大范围、快速多普勒频移的特性。其次,为了提高接收灵敏度,研究了90°光混频器的信号光分光比与接收机灵敏度的关系、RZ-BPSK调制格式的零差相干解调等。进一步考虑传输信道的影响时,建立了大气湍流与瞄准误差的复合信道模型及概率密度函数,并分析了其对BPSK相干解调的影响。最后,为了抑制大气湍流与瞄准误差的影响,研究了分集接收和自适应光学补偿的方法。论文的主要研究内容和创新点,总结如下:1.基于辅助频率捕获的自动光锁相和实时多普勒频移补偿卫星的相对位置变化及高速运动,将导致接收到的信号光发生多普勒频移,其频移范围可达±7 GHz、频率变化速度可达10 MHz/s。在传统科斯塔斯锁相环中,频率捕获范围和跟踪速度有限,由此导致的环路失锁是Costas零差相干接收面临的主要问题。本论文提出了延迟线鉴频和辅助频率捕获方法(Aided Frequency Capture,AFC),通过实时监测信号光的频率变化和光锁相状态,来实时获取频率差信息并反馈控制本振光,从而提高了频率捕获范围和跟踪速度。基于该思路设计的Costas零差相干光接收机,实现了快速自动光锁相(±12 GHz最大频差下,时间约为4.5 s~7.3 s)。实时补偿的多普勒频移范围达到±12 GHz,跟踪速度高达600 MHz/s。解调10 Gbit/s BPSK信号时,接收灵敏度为-39.5dBm@BER=1x10-9,满足相干激光通信的基本要求。2.90°光混频器的信号光分光比优化及实验研究Costas零差相干接收机在解调BPSK信号时,同相支路用于数据输出,正交支路用于相位误差检测。如果优化两支路的光功率分配比,让数据支路获得更多光功率,且保证正交支路的相位误差检测精度,则可在保证接收机稳定工作的前提下,进一步提高接收灵敏度。针对这一问题,本文基于改变信号光偏振态的思路,实现了信号光分光比的连续调节,并研究了分光比对接收灵敏度、残余相位误差、激光器线宽等方面的影响。当信号光分光比优化为0.05时,接收灵敏度提高了2.65 dB,且残余相噪小于10°。与此同时,并提出了光锁相环的带宽优化思路,使接收机对激光器的线宽要求降低了5.26倍。3.RZ-BPSK信号的零差相干解调为了进一步提高接收灵敏度,讨论并实现了RZ-BPSK信号的零差相干解调。首先,验证了RZ-BPSK信号对发射机的时间对准要求,即为传输速率的±10%。其次,对比了Costas零差相干接收机解调NRZ-BPSK信号、RZ-BPSK信号的锁相状态。最后,相比于NRZ-BPSK信号而言,10 Gbit/s RZ-BPSK信号有1.4 dB的灵敏度提升,5 Gbit/s RZ-BPSK信号有2.5 dB的灵敏度提升。4.大气湍流与瞄准误差的复合信道建模及链路分析激光在大气信道中传输时,有必要研究大气湍流(Modified Rician分布)与瞄准误差构成的复合信道对相干激光通信的影响,并为抑制大气湍流、瞄准误差等提供理论基础。完整考虑了光强起伏(振幅起伏、相位畸变与自适应光学补偿)、任意瞄准误差的复合效应,并建模了复合信道的概率密度函数(Probability Density Function,PDF)的闭合解,适用于任意瞄准误差下的链路分析。基于复合信道PDF,求解出单发单收-BPSK链路的误码率闭合解、大信噪比近似解,并分析了自适应光学补偿在大气湍流与瞄准误差抑制上的优势。最后,求解出信道容量、中断概率的闭合解等。5.分集接收对相干激光通信的影响在分集接收中,通过处理多个不相关大气湍流信道的信号,能有效抑制光场振幅起伏、相位畸变等,将极大改善接收性能。因此,基于复合信道PDF,将矩母函数、本征函数的思路分别运用在单发多收链路的最大信噪比合并(Maximum Ratio Combing,MRC)和等增益合并(Equal Gain Combing,EGC)中。其次,求解出误码率的闭合解、大信噪比近似解,避免了高纬度积分,简化了分集接收的性能分析。仿真分析证实:当瞄准误差较小时,随着分集支数的增加,误码率逐渐得到改善;当瞄准误差较严重时,随着分集支数的增加,分集增益被瞄准误差部分削减,需要运用自适应光学补偿来降低瞄准误差的影响。
陈家琪[3](2019)在《面向结构化整体测量场的布局优化方法研究》文中研究说明大尺寸协同化数字制造装配技术的发展对于大尺寸精密测量技术提出了更高要求,需要测量技术实现高精度测量的同时,具备很好的实时测量和并行测量能力。以室内空间测量定位系统为基础,采用网络化多站式非正交控制网,构造大空间结构化整体测量场的精密测量定位方法发展迅速,为大尺寸精密定位问题的研究提供了较为明确的新思路。结构化整体测量场形成了一个基于多观测量融合的立体网络结构,具备网络化测量的无缝高效、可扩展等特点,有效解决了测量范围和精度之间的矛盾,而多节点网络拓扑结构也对面向复杂现场任务的布局优化方法提出了新的要求。本文综合考虑了精度性能、覆盖性能和整体成本三方面的因素,针对结构化整体测量场的布局优化问题,展开了以下几方面的工作和研究:(1)研究了结构化整体测量场的主要组成部分,从影响结构化整体测量场性能的几个主要因素入手,建立了结构化整体测量场的精度分析方法,确定其精度方面的性能的评价标准。(2)针对现场复杂测量对象的光路遮挡问题,结合发射、接收节点的测量范围特性,研究了一种基于快速碰撞检测的光线遮挡问题的判定方法,提高了面向复杂任务时光线遮挡判定的效率。(3)研究了一种混合式的结构化整体测量场的组网方法,主要基于高精度三维坐标控制场,结合虚拟基准长度作为局部精度增强手段,提高了测量场的组网精度和布局可设计性。针对测量任务需求,综合考虑结构化整体测量场的覆盖、精度和成本要求,提出了一种基于下一最佳观测方位的结构化整体测量场的布局优化方法,并选定遗传算法作为该方法的最佳优化搜索算法。最后,搭建系统进行了实验验证。
贾石[4](2017)在《基于微波光子的低相噪微波源和宽带太赫兹通信技术研究》文中提出微波光子学技术是融合了微波技术和光子学优势的新兴技术,其特征是利用光纤技术低损耗和超大带宽等优势来弥补传统微波技术的不足。其中,以光电微波振荡器(OEO)为代表的光生微波技术和大容量THz光子无线通信技术是微波光子学中的两个重要方向,也是本文工作研究的内容。OEO是利用光纤低损耗的特性构造出了超长的光电谐振腔,能够产生远优于传统微波源的超低噪声微波信号,因而受到广泛关注。本论文首次提出基于光波分复用的波长双环路OEO方案;首次使用YIG滤波器、可调光延时线和锁相环模块,对OEO进行三级调节。最终,完成了OEO的工程化样机。该样机实现了输出频率在8-12 GHz范围内步进为6 Hz的可调谐。10 GHz信号的相位噪声为-141.28 dBc/Hz@10 kHz,线宽为5.2 mHz,边模抑制比为70 dB,振荡频率在24小时内频率漂移小于±1 Hz。样机在相关单位进行了展示和测试,获得了广泛的认可。在OEO的应用方面,提出了基于波长双环路OEO的光窄脉冲源的产生方案,实现了双波长低抖动光窄脉冲的同时输出。THz无线通信主要面向新兴的超大带宽业务,在THz波段(300 GHz以上)的光子无线通信技术具有极为重要的研究价值。本论文提出并实现了利用单向载流子光电二极管(UTC-PD)、宽带THz接收机和光频率梳的THz载波产生方案。通过研究系统中的相干补偿技术,实现了单通道OOK、QPSK、16-QAM和32-QAM等多种调制格式信号的无线传输和快速解调。利用信号失真补偿技术,实现了单通道128 Gbit/s的16-QAM信号的THz无线传输和一次性解调。在多通道通信方面,通过使用相干补偿技术,先后实现了300-500 GHz频段内传输速率为160 Gbit/s的8通道QPSK信号的无线传输和快速解调,以及375-450 GHz频段内80 Gbit/s的4通道16-QAM信号的无线传输和快速解调。利用信号失真补偿技术,实现了300-500 GHz频段内6通道16-QAM信号的无线传输,传输速率达到300 Gbit/s。据我们所知,这是目前已公开报道的300 GHz以上THz频段的无线传输最高传输速率的记录。
单超[5](2015)在《集群式生物气溶胶监测无线传感器网络关键技术研究》文中提出目的:生物恐怖活动、生物战剂攻击具有危害程度大、影响范围广等特点,能够对国家安全、社会稳定、人民生活造成巨大影响,同时还严重威胁到军队安全及战争局势。如何应对、防范生物恐怖,并对生物恐怖袭击、生物战剂攻击进行有效的监测和预警,是21世纪以来世界各国广泛研究的问题。生物战剂通常以液滴或粉末状态使用,以生物战剂气溶胶的形式在空气中传播,具有释放难度低、危害效率高、杀伤范围广的特点;同时,由于生物战剂气溶胶无色无味、颗粒极小,很难被人体感官或普通侦检仪器侦察和发现,这极大的增加了检测和预警的难度。因此,在发生生物恐怖袭击或面临生物战剂威胁时,早期的快速识别、鉴定处置能够极大降低人员伤亡及生物战剂的传播;生物气溶胶检测技术对国家和军队都具有十分重要的战略意义。长期以来,国内外检测生物战剂气溶胶所采用的培养、计数与免疫学、基因学相结合的方法,虽然能够进行定性定量分析,具有稳定、可靠等优点,但检验周期较长,需要比较复杂的人力劳动,在生物战剂现场实时检测方面受到很大限制。随着光学技术、电子技术的快速发展,生物气溶胶检测技术的水平也极大提高,通过激光诱导击穿光谱法、激光诱导荧光光谱法等一系列技术,能够分析生物气溶胶的生物特性,实现快速实时检测功能。目前的生物气溶胶检测技术,已具有检测速度快、灵敏度高、经济成本低等优点,在此基础上研制的检测装置和检测设备,也已在军事、民用等多个领域投入实际使用。但是,以单台设备的形式对生物气溶胶进行检测,由于单台控制范围有限,在大型监测应用中效率较低。当需要多台设备同时运行以实现对大范围区域的连续监测时,各台设备需要统一调度、集中运行,才能得到有意义的监测结果;为了降低运行管理成本,还应当避免对每台设备均单独操作控制,以实现对突发性危害事件进行快速有效的预警。因此,生物气溶胶监测中需要一种网络化集中管理、智能化信息处理的技术,以实现多台检测设备的联合运行、协作感知、数据分享、快速报警。综上所述,在生物气溶胶的大范围现场实时监测中,需要一种高精度、低功耗、快速预警的智能化监测系统,同时该网络系统还应具有多跳通信、自组织网络等特点,内部所有节点能够以相互协作的方式,对网络覆盖区域进行信息感知和数据采集,并将信息和数据发送给观察人员。方法与内容:本课题基于集群式监测技术和无线传感器网络技术,以生物气溶胶现场实时检测和大范围监测为应用背景,按照网络层次的结构,逐层分模块对无线传感器网络的相关协议和特定算法进行了探索和研究,按照网络架构由底层到高层的顺序,分五个阶段对关键技术开展了详细研究,最终实现集群式生物气溶胶监测无线传感器网络的所有系统功能,主要包括:(1)网络构建及路由算法的研究:针对以生物气溶胶监测为应用的无线传感器网络,提出一种长路径连通聚集群的非均匀拓扑结构,该拓扑结构能够较好描述实际应用的网络形式。通过对该网络结构中传感器节点分布不均衡、热点区域节点能量消耗过快从而造成节点孤立等问题进行分析和讨论,提出一种群间路径连通、群内分段混合多跳的路由算法,将网络划分为聚集群和长路径两种类型,每种类型内同时采用平面多跳路由与分簇多跳路由。通过详细的数学分析,模拟出能量消耗模型,对最佳分段位置的选取进行判定,并对算法从多方面进行优化。在计算机仿真软件中进行性能模拟实验,实验结果证明,本算法相比于其它传统算法在网络连通性、能量消耗、节点生存时间等方面的性能得到显着提高。(2)复杂监测网络中的MAC协议研究:无线传感器网络构建拓扑网络后,通过路由路径实现大量采集数据的传输,由于无线传感器网络的运行环境是具有复杂背景的实际环境,若没有传输控制层的相关控制和调度,即使路由层性能较高,也无法形成有效的网络系统。为了有效应对网络运行时能量消耗、通信数据量的频繁变化,减轻背景环境中无处不在的无线干扰及无线阻塞攻击对网络造成的严重影响,避免极端情况下系统出现彻底瘫痪,针对集群式生物气溶胶监测的具体要求,提出一种多信道动态预测的节能MAC协议,通过接收节点发起的自适应多信道汇合及唤醒预测机制,提高无线信道的利用率和传输效率。运行过程中,每个节点都动态优化所利用的无线信道并进行选择,有效限制无线干扰和阻塞攻击,同时该优化基于节点感知的信道状况进行,不需使用控制信道。计算机仿真实验证明,与其它协议相比,本协议在各方面均具有较高性能。(3)网络数据的压缩感知和故障检测研究:无线传感器网络在进行集群式监测过程中,会产生数据量巨大的采集信息,为了降低其中的重复信息、数据控制指令信息、冗余信息,本课题在数据处理过程中对数据进行了相关优化,在多跳无线网络中利用压缩感知,将路由与汇聚相结合,通过数据压缩减少网络通信量并降低系统能量消耗。另一方面,针对无线传感器网络中的传感器节点故障检测问题,提出一种基于支持向量机及自适应遗传算法的故障检测方法,将传感器节点的实际输出值与标准输出值之间的输出残差作为诊断参数,再利用相关特征值及相应的故障训练分类器构建故障诊断模型,从而实现大规模传感器网络的高效率、智能化动态故障检测。仿真结果证明了压缩感知和故障检测的高效性能,不仅能够有效减少网络中的通信数据量、明显降低无线传感器网络的能量效耗,同时还对各种传感器节点的故障状态具有较强的诊断能力。(4)集群式无线传感器网络监测系统的硬件及软件设计:本课题研究的无线传感器网络,用于集群式生物气溶胶监测,根据功能和用途的不同,分别对系统中的传感器节点、中继及汇聚节点、监控终端节点进行设计。同时,在传感器节点中,实现供电模块、处理器模块、通信模块及数据采集模块的各自功能,在监控终端实现人机交互、数据库管理的相关功能。按照层次划分的流程步骤,采用模块封装的设计思想,每种模块均在内部实现各种功能,对外仅保留较少的关键接口,将每种功能节点的不同部分单独设计并实现后,再统一结合成为系统整体。整体设计过程包括硬件设计、软件设计、结构设计等。(5)性能测试及实验论证:为验证本课题研究中各网络层协议及算法性能,并实际检测系统的整体性能,利用已设计出的传感器节点、汇聚节点、监控终端等传感器网络组成部分,以及网络分析仪、计算机终端等设备,共同搭建无线传感器网络系统及其检测平台。在多个层面对网络性能进行详细检测,并对实验中的相关结果进行分析和讨论,主要包括基本通信性能实验、组网性能及路由性能实验、MAC协议性能测试以及集群式无线传感器网络监测系统的整体运行实验。结果:为了验证集群式生物气溶胶监测无线传感器网络的自组网性能、数据传输性能、能量高效性能,本课题针对计算机仿真模型和实验平台搭建的实际网络系统进行了一系列实验验证。(1)计算机仿真实验:对路由算法的仿真实验中,本课题提出的协议和算法,在成功构建网络拓扑结构的基础上,不仅在能量消耗、网络连通性方面明显提高,延长了无线传感器网络中节点的生存时间,同时还有效减少了节点孤立问题,避免了网络中热点区域带来的影响。通过不同MAC协议之间的性能比较实验,本课题使用的MAC协议方法,能够达到100%的数据传输率,同时工作周期占空比、数据传输延迟均相对较低。课题中还对基于动态更新贪婪算法的混合压缩感知、基于支持向量机和自适应遗传算法的故障检测进行了计算机仿真,不仅证明了这些方法的高效性,同时还证明了在能量效率方面的巨大提高。(2)实际网络系统性能实验:按照课题要求设计出网络系统中的各个组成部分,搭建实际监测网络系统,多项性能实验的结果均与仿真实验相同。通信性能实验对无线射频模块的通信能力进行了测试,确定集群式监测网络的物理层功能;网络构建和路由性能实验在仿真结果基础上,实际检测了无线传感器网络的自组网能力和通信数据通过路由传输的能力;MAC协议实验不仅证明本课题提出的方法相比于其它MAC协议的基本性能优势,还通过无线干扰、阻塞攻击等测试,充分证明该方法对复杂环境的鲁棒性;最后通过网络整体实验,验证了集群式无线传感器网络在生物气溶胶监测方面的稳定性能。综上所述,计算机仿真实验和实际网络系统性能实验均表明,本课题在各个网络层所提出的方法或技术,均能够充分适用于具体需求,相比于其它方法具有较大优势;同时网络整体在多方面的系统性能均稳定可靠,能够以较高效率实现集群式监测功能。结论:在生物气溶胶现场实时检测及生物恐怖预警方面,本课题的集群式无线传感器监测网络能够在多种复杂情况下完成可靠的采集、分析、无线传输等监测任务,相比于传统的单台检测设备,在检测范围、协同工作、预警速度、能量效率方面有了巨大提高;同时,本课题在各个网络层都针对生物气溶胶检测的具体需求进行详细研究和设计,考虑到使用环境复杂、影响因素偏多等特点,对各网络层的协议、算法都进行了一定优化。无线传感器网络技术为大范围复杂区域的生物气溶胶检测和监控提供了智能化、信息化的解决方案,在服务器数据库的支持下,还可通过数据挖掘、模式识别等系统对传感器网络的大数据进行深入分析、处理和评估。集群式生物气溶胶监测无线传感器网络,在发生生物恐怖突发事件和生物战剂攻击时,能够有效进行现场检测、快速评估和危害预警,不仅对国家安全、社会稳定具有重要意义,在保障部队安全、监控战场环境方面也发挥重要作用。
郭鹏毅,申金媛,刘玥,陈戍,张文伟,张延炘[6](2001)在《一个具有自适应取阈功能的光电网络系统及其性能分析》文中研究表明提出了用光电混合网络来完成自适应取阈功能的硬件实现方法。该网络系统能根据输入状态的不同 ,通过网络单元间的相互竞争而达到对系统的阈值的自适应调整 ,使阈值总是等于最大输入值而完成“胜者全取”(WTA)。该网络系统主要由非晶硅半导体PIN光电探测阵列和“胜者全取”电子网络组成。又由于系统完全采用并行处理方式 ,因而具有响应速度快、灵敏度高、寻址能力强、结构简单和性能稳定等优点 ,能方便有效地应用于自适应取阈、相关峰检测、联想存储等光电混合系统。对一个 36个单元的网络进行了实验测试并对其性能进行了分析。
黄富长[7](2014)在《永磁同步电机伺服驱动系统若干关键技术研究》文中指出永磁同步电机伺服驱动系统作为大多数自动化装备的最终执行部件,其性能好坏直接决定整套装备的性能优劣。随着装备制造业的快速发展,对伺服驱动系统提出了高速度、高精度和高效率的性能要求。永磁同步电机驱动系统是一个复杂的光机电一体化系统,其性能提升和多方面因素相关。例如:由于增量式光电编码器输出脉冲提供的反馈信息有限,如何充分利用脉冲获取较高精度的速度和位置信息,是提高伺服性能的一项重要研究内容;传动部件的弹性引起的机械谐振限制了系统带宽,易引起系统不稳定,机械谐振已成为高性能伺服驱动亟待解决的关键问题之一;模拟电压或脉冲形式的指令接口存在抗干扰性差,信息容量有限等诸多局限性,而标准高速现场总线的研发应用受限于其技术垄断性和较高的价格,为满足伺服驱动系统高实时性大信息量的通信需求,有必要寻求一种高性价比、强实时性的总线接口解决方案;过热是电机绝缘损坏最主要的原因,但过度热保护会限制电机带载能力,影响电机利用率,为充分发挥电机的带载能力从而提高驱动系统的运行效率,恰当可靠的热保护方法具有重要的现实意义。本文以提高永磁同步伺服驱动系统性能为目标,在速度和位置测量方法、机械谐振抑制、总线接口技术和电机实时热模型保护等关键技术方面开展了一些理论研究和工程实践工作,主要内容如下:为充分利用增量式编码器脉冲提供的反馈信息,提出了接力式数字测速方法和动态位置细分技术以及瞬时速度的线性估算方法。通过编码器脉冲上升沿同步采样时钟,提出实际采样点始终先于周期采样点的接力式检测方法,研究了接力式数字测速法的硬件和软件实现途径,并分析了该测速方法的特点和性能。为提高动态位置分辨率,提出单个脉冲在时间上进行细分的动态位置细分算法。为获得及时准确的速度信息,研发出相邻两个速度测量值线性估算瞬时速度的方法。构建了基于FxLMS的谐振抑制控制结构,提出了加速LMS收敛的质点阻尼落体算法。为加速自适应算法的收敛速度,用重力场中质点阻尼落体比拟滤波器权系数寻优的行为,提出了质点阻尼落体算法,并分析了其控制参数的取值范围。从理论和实践上分析证明了所提结构具有较好的跟随性和鲁棒性,可以对机械谐振进行有效抑制。针对高性能伺服驱动系统遇到的通信瓶颈问题,研究了一套实时以太网的主从站控制器的完整解决方案,重点探究增强总线实时性的方法和措施。采用捷径传输机制降低从站控制器的数据流处理延迟,从而缩短通信循环周期。规划的时间同步方案,设计的基于比例积分调节器的锁相环,提高了主从时钟同步精度,满足数控系统等同步性能要求高的应用需求。基于永磁同步电机的传热机制和物理结构,建立了一种实时热模型,实现了电机在线温度预测。提出了基于电机转速和电流的铁心损耗计算方法,引入一可变热阻模拟电机自身冷却能力随转速改变的变化趋势。研究模型参数的确定方法和实现电机热保护的软件流程,并通过实验验证了温度预测的准确性和热保护的有效性。构建了驱动系统的软硬件平台,重点研究以上关键技术的有机集成方法。并通过车床的两轴圆弧插补实验,验证了集成后伺服驱动器的控制性能。
杨中东[8](2014)在《高速扫描三维测量系统宽动态自适应成像方法研究》文中认为光学视觉三维测量方法虽已被广泛研究,但对非漫反射物体表面的三维测量仍然是最具挑战性的问题,原因在于高亮或镜面反射导致采集的图像无法提取结构光特征信息,这一难题限制了三维视觉测量系统在工业现场的大规模应用。测量速度、测量精度和解析度是三维视觉测量系统需要平衡的矛盾体;为了使激光扫描三维视觉测量达到高速度、高精度和高解析度增强环境适应性的目的。本论文提出基于高动态(High Dynamic Range, HDR)成像的三维视觉测量系统及测量模型,在光学空间实现高动态成像系统,扩展成像系统的动态范围,把高动态图像作为三维测量图像处理软件的输入,用于特征提取进行三维坐标的解算,提高测量精度和解析度,从根源上解决因采集的图像质量影响视觉测量精度问题。论文研究的主要内容有:(1)分析了成像系统的动态范围对图像的质量影响,研究在光学空间扩展成像动态范围的原理及方法,提出用光学衰减器扩展三维视觉测量成像系统的动态范围。(2)选择高解析度反射式硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon, LCoS)作为光学衰减器,设计基于LCoS和图像传感器(Charge Coupled Device, CCD)相结合的像素级硬件亮度调整器,实现三维视觉高动态成像测量。(3)简化摄像机直接线性变换模型实现LCoS像素和CCD像素之亮度像素级调节算法。研究了LCoS亮度衰减值和CCD图像亮度值的函数映射关系及其标定方法。(4)提出图像亮度过饱和区域(Saturation Region Adjustment, SRA)模板代替LCoS模板,避免在HDR图像恢复重构过程中进行多次数学变换;SRA模板和CCD图像直接实现HDR图像的恢复重构。(5)提出采用卡尔曼滤波和PID模糊控制器相结合的方法进行高动态成像自适应控制,初步实现高动态成像采集图像亮度自适应调节。
刘子栋[9](2015)在《运动平台ATP系统控制技术研究》文中研究表明随着光电设备的不断发展以及应用需求的变化,光电设备被更多的集成在运动平台上。相比于固定基座的光电设备,集成于运动平台的光电设备面临的最为关键的问题之一是如何使得光电设备隔离载体运动对其视轴(Line of Sight,LOS)的扰动。在经典反馈控制结构中,系统的扰动抑制能力与系统跟踪性能之间存在耦合关系,高的扰动抑制比需要高的系统跟踪带宽,实际的光电稳定跟踪系统由于机械谐振、噪声等因素系统跟踪带宽不能无限制的增大。同时,在载体大幅度摇摆的过程中,其所处不同角度,轴系之间摩擦力、电缆之间的拉力与固定基座中都有很大的变化,这使得系统对象的不确定性增大,对控制系统的设计要求更为严苛。根据陀螺稳定平台的结构以及动力学关系,利用空间坐标映射转换关系推导出两轴两框架陀螺稳定平台隔离扰动的稳定方程式,并确定了两个单自由度速率陀螺的安装方式。分析了单轴陀螺稳定跟踪控制原理,并对一维稳定转台进行了机理建模、扰动传递特性、电流环特性的分析,最后提出采用实验建模与机理建模相结合的方式建立陀螺稳定平台被控对象的数学模型,为之后的控制方法的研究奠定了基础。将基于模型的设计理念引入到光电稳定跟踪系统中,并利用MATLAB中的RTW模块与PC/104构成了代码自动生成环境,能够将构建的Simulink模型直接编译生成C代码并自动下载至目标PC/104中执行。在一维稳定转台、光电吊舱上分别搭建了基于RTW代码自动生成环境,并进行了相关的试验验证。提出了改进的一般化内模控制结构,分析了其鲁棒稳定性的必要条件。在经典控制结构中跟踪带宽与扰动抑制比之间存在耦合问题,即为得到更高的扰动抑制比需要增加系统跟踪带宽。分析了一般化内模控制结构的产生过程、特点,并给出了内回路设计控制器的一种简单、实用的方法,能够在不影响系统跟踪带宽的前提下将系统对扰动的抑制能力由I型提升为II型,扰动抑制静态误差由零型提升为II型。并进行了数字仿真分析,在基于RTW代码自动生成的光电吊舱俯仰轴实验平台上进行验证,在0.1Hz处,改进的GIMC控制方法扰动抑制比为-71d B,PI控制方法扰动抑制比为-55d B,扰动抑制比提升了16d B。提出了基于GIMC的H∞混合灵敏度控制方法,将H∞混合灵敏度控制理论与改进的一般化内模控制结构相结合,能够在不影响系统跟踪性能的前提下提高系统鲁棒性与扰动抑制比。在0.1Hz处,基于GIMC的H∞混合灵敏度控制方法的扰动抑制比为-78d B,由其外回路PI控制器构成的经典反馈控制系统的扰动抑制比为-38d B,提高了40d B。针对在本文提出的控制方法验证的试验中系统噪声影响较大的问题,对系统噪声信号进行滤波处理。分析了系统中噪声的来源,进行了多组对比试验,表明俯仰轴驱动电路部分对系统的噪声贡献最大。在对系统静态与动态时的噪声信号处理时,分别建立了以AR模型及系统被控对象模型为基础的卡尔曼滤波器,并与低通滤波器处理结果、系统扰动抑制比的理论分析结果对比,表明了卡尔曼滤波方法的有效性。
薛正燕[10](2015)在《卫星光通信捕获跟踪技术研究》文中指出卫星激光通信的通信速率高、保密性强,具有十分广阔的应用前景。然而大容量、高可靠卫星光通信链路的构建依赖于两卫星光通信终端间持续的对准,这给卫星光通信终端的捕获、跟踪和瞄准(Acquisition,Tracking and Pointing,ATP)系统提出了苛刻的要求。捕获是建立和恢复光通信链路的前提,同时光通信链路的保持又需要实现高精度稳定的跟踪。本文正是在这样的背景需求下,开展捕获技术和高精度稳定跟踪技术的研究,为ATP终端的研制奠定技术基础。首先分析了卫星光通信ATP系统的基本原理和工作过程等,为后续捕获和提高系统跟瞄精度的研究奠定理论基础。根据ATP系统的结构组成,分析了ATP系统的复合轴控制结构,推导了复合轴控制系统的闭环传递函数和误差传递函数,表明复合轴控制系统的稳定性由粗、精跟踪系统的稳定性共同决定,而复合轴ATP系统的最终精度由精跟踪系统的精度决定。另外还分析了ATP系统建立光通信链路的过程和ATP系统的链路预算方法,根据系统的链路方程可以评估系统对ATP系统跟瞄精度指标的要求,从而开展ATP系统的具体设计。论文还研究了ATP系统的跟瞄误差,为捕获和稳定跟踪方案的确定提供依据。分析了跟瞄误差的来源,指出卫星平台振动是卫星光通信ATP系统最主要的扰动源,分析了其影响跟瞄精度的途径,从而为研究提高系统跟瞄精度实现稳定跟踪的方法提供了依据。跟瞄误差包括动态随机误差和静态偏置误差,从降低跟瞄误差对系统性能的影响出发,建立了跟瞄误差的数学统计模型,推导出跟瞄误差与链路可靠性的关系式,分别在有、无静态偏置误差的情况下,通过确定光束发散角的大小对链路可靠性进行优化设计,以获得使链路可靠性最高的最佳光束发散角,采用该最佳光束发散角可使系统在跟瞄误差存在的情况下工作在最佳状态。为了实现卫星光通信终端的轻量化和小型化,研究了无信标光捕获方案,基于对光束发散角大小的评估,提出采用超前瞄准快速控制反射镜(Fast Steering Mirror,FSM)进行多场扫描捕获。然后分别对影响捕获时间的捕获方式、扫描方式以及捕获模式等因素进行了分析建模,分别获得了步进多场扫描和连续多场扫描的平均捕获时间表达式,并通过合理选取不确定区域对平均捕获时间进行了优化设计,在一定程度上减小了捕获时间。对捕获过程进行仿真分析和实验验证,仿真和实验结果均与理论分析基本相符,均表明对于超前瞄准FSM的扫描捕获,采用连续扫描比步进扫描所需的捕获时间更短,且多场扫描捕获能在5场扫描内以超过98%的概率捕获到目标。研究了卫星平台振动的抑制方法,以实现高精度的稳定跟踪。提出将基于Youla参数化的自适应反馈控制算法应用于精跟踪系统,以补偿卫星平台振动引入的光束抖动、提高系统精度。根据Youla参数化公式构建可保证系统稳定的反馈控制结构,采用RLS(Recursive Least-squares)算法在线调节该反馈控制器的参数,从而提高系统的扰动抑制能力。搭建实验平台对该种自适应反馈控制算法进行了实验验证。实验结果表明自适应Youla参数化控制器对卫星平台振动的抑制相比于传统的PI控制器提高了9.1d B,并且PI控制器扰动抑制能力受到系统带宽的影响,而自适应Youla参数化控制器几乎在整个频带内都对光束抖动都有一定的抑制能力,扩展了系统抑制扰动的频谱范围,且可在一定程度上消除扰动尖峰,使系统误差的功率谱密度曲线更加平滑。
二、一个具有自适应取阈功能的光电网络系统及其性能分析(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、一个具有自适应取阈功能的光电网络系统及其性能分析(论文提纲范文)
(1)空间激光通信光学系统设计及其偏振特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 空间激光通信领域研究现状 |
1.2.1 国外典型激光通信终端介绍 |
1.2.2 国内激光通信系统研究概况 |
1.3 空间激光通信光学系统偏振特性的研究现状 |
1.4 本文主要研究内容和章节安排 |
第2章 空间激光通信终端结构分析 |
2.1 空间激光通信终端结构及工作原理 |
2.1.1 空间激光通信终端组成结构 |
2.1.2 空间激光通信终端工作原理 |
2.2 空间激光通信光学系统分析 |
2.2.1 激光通信光学系统原理分析 |
2.2.2 激光通信光学系统关键指标优化选取 |
2.3 激光发射系统结构分析 |
2.3.1 激光准直原理 |
2.3.2 激光发射系统结构选型 |
2.4 激光接收系统结构分析 |
2.4.1 探测器选择 |
2.4.2 激光接收系统结构选型 |
2.5 本章小结 |
第3章 空间激光通信光学系统设计及其性能分析 |
3.1 激光发射系统设计 |
3.1.1 发射系统初始结构计算 |
3.1.2 发射系统优化设计与评价 |
3.2 激光接收系统设计 |
3.2.1 光学天线设计 |
3.2.2 接收系统设计与评价 |
3.3 激光通信收发光学系统检测方法 |
3.3.1 捕获视场检测 |
3.3.2 系统焦距检测 |
3.3.3 光束发散角检测 |
3.3.4 多通道光轴一致性检测 |
3.3.5 光学系统透过率分析 |
3.4 激光通信光学系统通信距离分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 空间激光通信光学系统的偏振特性分析研究 |
4.1 偏振光分析方法对比 |
4.1.1 三角函数表示法 |
4.1.2 琼斯矢量法 |
4.1.3 斯托克斯矢量法 |
4.1.4 邦加球图示法 |
4.2 三维偏振光线追迹算法 |
4.2.1 光束偏振态的计算方法 |
4.2.2 光学系统偏振特性的表征及计算方法 |
4.3 光学系统偏振特性仿真分析 |
4.3.1 正交反射镜偏振特性分析 |
4.3.2 振镜的摆扫运动对正交反射镜偏振特性影响 |
4.4 光学系统偏振补偿方案设计 |
4.5 本章小结 |
第5章 结论 |
5.1 总结 |
5.2 本文主要创新点 |
5.3 展望 |
参考文献 |
作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
致谢 |
(2)相干激光通信中零差相干接收及传输信道研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 空间激光通信研究背景 |
1.1.1 星间激光通信研究现状 |
1.1.2 近地空间激光通信研究现状 |
1.2 相干激光通信技术 |
1.2.1 相干激光通信的优势 |
1.2.2 相干激光通信面临的关键问题 |
1.3 本论文的研究内容和结构安排 |
第二章 相干激光通信基础理论 |
2.1 相干激光通信基本理论 |
2.1.1 相干激光通信链路 |
2.1.2 相干光接收理论 |
2.2 相干光接收的误码特性分析 |
2.3 基于光锁相环的零差相干接收 |
2.3.1 平衡光锁相环 |
2.3.2 非线性光锁相环 |
2.3.3 其它光锁相环 |
2.4 本章小结 |
第三章 基于COSTASOPLL的零差相干接收机 |
3.1 COSTASOPLL的性能分析与关键问题 |
3.1.1 CostasOPLL原理及其性能分析 |
3.1.2 关键问题分析 |
3.2 自动频率捕获的科斯塔斯零差相干接收机研制 |
3.2.1 鉴频增强的Costas OPLL结构 |
3.2.2 基于辅助频率捕获的光压控振荡器 |
3.2.3 性能测试与分析 |
3.2.4 本节小结 |
3.3 信号光最优分光比的研究 |
3.3.1 分光比优化的研究现状 |
3.3.2 基于双偏振90°光混频器的分光比优化实验 |
3.3.3 系统测试与分析 |
3.3.4 本节小结 |
3.4 RZ-BPSK信号的科斯塔斯零差相干接收技术研究 |
3.4.1 归零码的研究背景与分析 |
3.4.2 RZ-BPSK信号的解调测试 |
3.5 本章小结 |
第四章 大气湍流及瞄准误差的复合信道建模及链路分析 |
4.1 大气湍流对激光传输及相干混频的影响 |
4.1.1 大气湍流对激光传输的影响 |
4.1.2 光强闪烁概率分布 |
4.1.3 振幅波动、相位畸变的联合概率分布 |
4.1.4 自适应补偿对混频效率的影响 |
4.2 瞄准误差对相干激光通信的影响 |
4.2.1 星间激光通信的瞄准误差 |
4.2.2 近地及星地通信的瞄准误差 |
4.3 大气湍流与瞄准误差的复合信道建模 |
4.3.1 复合信道建模总结 |
4.3.2 相干激光通信的复合信道模型 |
4.4 复合信道下的相干激光通信 |
4.4.1 误码率的闭合解、渐近解及分析 |
4.4.2 信道容量的闭合解及分析 |
4.4.3 中断概率闭合解及分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 分集接收在相干激光通信中的应用 |
5.1 分集接收的应用背景 |
5.2 分集接收的信号合并方式 |
5.2.1 最大信噪比合并 |
5.2.2 等增益合并 |
5.2.3 选择合并 |
5.3 单发多收链路中的最大信噪比合并 |
5.3.1 矩母函数定义及性质 |
5.3.2 复合信道下的误码率闭合解 |
5.3.3 复合信道下的误码率渐近解 |
5.3.4 理论仿真与分析 |
5.4 单发多收链路中的等增益合并 |
5.4.1 特征函数定义及性质 |
5.4.2 特征函数在等增益合并中的应用 |
5.4.3 复合信道下的误码率闭合解 |
5.5 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 工作总结与创新点 |
6.2 工作展望 |
附录一 缩略语 |
附录二 常用的数值积分方法 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
(3)面向结构化整体测量场的布局优化方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及问题描述 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 问题描述 |
1.2 国内外现状研究 |
1.2.1 精度性能分析方法研究现状 |
1.2.2 面向复杂任务的覆盖性能研究现状 |
1.2.3 布局优化研究现状 |
1.3 本文主要研究内容及工作 |
第2章 结构化整体测量场组成及其性能分析 |
2.1 结构化整体测量场的组成 |
2.2 影响测量场精度性能的因素 |
2.3 结构化整体测量场的精度分析方法 |
2.4 本章小结 |
第3章 面向复杂任务的测量场覆盖性能研究 |
3.1 节点有效范围 |
3.1.1 发射节点的仪器测量范围 |
3.1.2 接收节点的有效接收范围 |
3.2 光线遮挡问题 |
3.3 基于碰撞检测算法的光线遮挡问题判定 |
3.3.1 基于分离轴定理的碰撞检测 |
3.3.2 Gilbert-Johnson-Keerthi算法 |
3.4 本章小结 |
第4章 结构化整体测量场的布局优化问题 |
4.1 结构化整体测量场的高精度组网方法 |
4.2 基于下一最佳观测方位的优化方法 |
4.2.1 约束条件 |
4.2.2 总体思想 |
4.3 搜索NBV的优化算法选择 |
4.3.1 模式搜索算法 |
4.3.2 遗传算法 |
4.4 本章小结 |
第5章 仿真与实验 |
5.1 大型船坞测量场布局设计 |
5.2 高精度组网方法的验证实验 |
5.3 光线遮挡判定问题的仿真验证 |
5.4 基于NBV的测量场布局优化验证实验 |
第6章 总结与展望 |
6.1 全文工作总结 |
6.2 未来工作展望 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况说明 |
致谢 |
(4)基于微波光子的低相噪微波源和宽带太赫兹通信技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 光电微波振荡器技术的国内外研究现状 |
1.2.1 单模起振和边模抑制技术 |
1.2.2 振荡频率稳定性的控制 |
1.2.3 振荡频率的可调谐 |
1.2.4 OEO的其他应用 |
1.2.5 国内发展现状和分析 |
1.3 大容量太赫兹光子无线通信技术的国内外研究现状 |
1.3.1 太赫兹光子无线通信技术的发展 |
1.3.2 典型研究方案 |
1.3.3 国内发展现状和分析 |
1.4 本文的主要工作和创新点 |
第二章 光电振荡器的基本原理及其性能分析 |
2.1 光电振荡器的基本原理 |
2.1.1 OEO的基本理论模型 |
2.1.2 OEO起振的阈值条件分析 |
2.1.3 起振信号频率和幅度特性的分析 |
2.1.4 起振信号的频谱特性分析 |
2.2 微波光子信号的评价指标 |
2.3 光源的RIN噪声对微波光子信号的影响 |
2.4 OEO相位噪声的抑制方法 |
2.5 本章小结 |
第三章 基于光波分复用的双环路OEO系统 |
3.1 双环路结构OEO的理论分析 |
3.2 目前主要提出的多环路OEO方案 |
3.3 基于光波分复用的双环路OEO的构建 |
3.3.1 波长双环路OEO的系统原理 |
3.3.2 波长双环路OEO实验装置和结果分析 |
3.3.3 OEO工程化样机的实现以及测试结果 |
3.4 本章小结 |
第四章 基于波长双环路OEO的光窄脉冲源的产生 |
4.1 光窄脉冲源的产生以及压缩的原理 |
4.1.1 基于直调激光器和相位调制器以及DCF的SOPS产生原理 |
4.1.2 基于光孤子压缩的SOPS产生原理 |
4.2 基于OEO的SOPS产生的实验设计和实验结果分析 |
4.2.1 基于波长双环路OEO的SOPS的产生 |
4.2.2 基于OEO的重复频率可调谐SOPS的产生 |
4.3 基于OEO结构和光孤子压缩技术的SOPS的产生 |
4.4 本章小结 |
第五章 THz光子信号的产生及不同调制格式的无线通信研究 |
5.1 单向载流子光电二极管(UTC-PD) |
5.2 基于光子系统的THz载波产生及OOK信号的无线传输 |
5.2.1 THz载波的产生和特点分析 |
5.2.2 相干补偿技术对通信结果影响的实验性分析 |
5.2.3 基于THz光子系统的OOK信号的无线传输 |
5.3 大容量QPSK信号的THz无线传输 |
5.3.1 基于多通道QPSK信号传输的接收机性能的分析 |
5.3.2 QPSK信号的多通道大容量THz无线传输 |
5.4 大容量 16-QAM信号的THz无线传输 |
5.5 高阶调制格式 32-QAM信号的THz无线传输 |
5.6 本章小结 |
第六章 基于信号失真补偿技术的大容量THz无线通信研究 |
6.1 一次解调的单通道 16-QAM信号的大容量THz无线传输 |
6.2 多通道 16-QAM信号的大容量THz无线传输 |
6.2.1 双通道 20 Gbaud的 16-QAM信号传输 |
6.2.2 四通道 16 Gbaud的 16-QAM信号传输 |
6.2.3 六通道 12.5 Gbaud的 16-QAM信号传输 |
6.3 基于非线性波导芯片的六通道 12.5 Gbaud的 16-QAM信号传输 |
6.4 信号失真补偿技术的介绍 |
6.4.1 信号发射端的奈奎斯特波形处理及预加重滤波 |
6.4.2 射频信号接收端的后加重滤波 |
6.4.3 中频往基带下变频及低通匹配滤波 |
6.4.4 自适应信道均衡 |
6.4.5 频率偏移补偿 |
6.4.6 相位噪声补偿 |
6.5 本章小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 工作总结 |
7.2 工作中存在的不足与展望 |
参考文献 |
发表论文和科研情况说明 |
符号对照表 |
单位对照表 |
致谢 |
(5)集群式生物气溶胶监测无线传感器网络关键技术研究(论文提纲范文)
缩略词表 |
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 前言 |
1.1 集群式生物气溶胶监测 |
1.1.1 生物恐怖及生物战剂气溶胶 |
1.1.2 生物气溶胶检测技术 |
1.1.3 集群式监测技术 |
1.2 生物气溶胶监测无线传感器网络 |
1.2.1 无线传感器网络概述 |
1.2.2 生物气溶胶监测无线传感器网络的主要特征 |
1.2.3 生物气溶胶监测无线传感器网络的相关技术 |
1.3 集群式生物气溶胶监测无线传感器网络国内外实际应用情况 |
1.3.1 野外环境生物气溶胶检测装备应用现状 |
1.3.2 城市环境生物气溶胶监测系统应用现状 |
1.3.3 基于无线传感器网络的集群式监测系统 |
1.4 课题研究的技术难点及存在问题 |
1.4.1 生物气溶胶传感器节点技术难点 |
1.4.2 无线传感器网络不同协议层面临的主要问题 |
1.5 集群式生物气溶胶监测无线传感器网络解决方案 |
1.5.1 课题研究的基本原理及关键技术 |
1.5.2 本文主要内容及结构安排 |
第2章 集群式无线传感器网络的网络构建及路由算法的研究 |
2.1 集群式监测网络的模型提出及网络拓扑结构的构建方法研究 |
2.1.1 LPCN-WSN的提出 |
2.1.2 LPCN-WSN的定义 |
2.1.3 网络构建 |
2.1.4 问题描述 |
2.2 路由算法能量消耗的数学模型 |
2.2.1 IGSHMR算法的模型基础 |
2.2.2 IGSHMR算法在CG中的能量消耗模型 |
2.2.3 IGSHMR算法在LP中的能量消耗模型 |
2.3 IGSHMR算法中的最佳分段位置 |
2.3.1 最佳分段位置的特征 |
2.3.2 确定ENCA内部的能量消耗 |
2.3.3 最佳分段位置的推导 |
2.4 计算机仿真实验及相关结果分析 |
2.4.1 仿真环境 |
2.4.2 最佳分段位置的验证 |
2.4.3 网络性能比较 |
2.4.4 网络参数对性能的影响 |
2.5 本章小结 |
第3章 复杂环境中集群式监测网络的MAC协议研究 |
3.1 无线传感器网络中的MAC协议及其问题描述 |
3.1.1 复杂环境中无线传感器网络的MAC协议 |
3.1.2 多信道低功耗异步MAC协议及相关研究进展 |
3.1.3 基于多信道动态预测的节能MDPEE-MAC协议 |
3.2 集群式监测传感器网络中的MDPEE-MAC协议 |
3.2.1 MDPEE-MAC协议的基本原理 |
3.2.2 MDPEE-MAC协议中的多信道动态选择 |
3.2.3 MDPEE-MAC协议的时钟漂移动态调整机制 |
3.2.4 MDPEE-MAC协议的数据重传机制 |
3.3 计算机仿真实验及结果分析 |
3.3.1 随机分布网络性能仿真及结果分析 |
3.3.2 多跳LPCN-WSN性能仿真及结果分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 集群式无线传感器网络中监测数据的压缩感知及故障检测研究 |
4.1 基于压缩感知进行数据汇聚融合的方法及问题描述 |
4.1.1 压缩感知概况 |
4.1.2 压缩感知的理论模型 |
4.1.3 问题描述 |
4.2 集群式监测网络中动态调节的混合压缩感知方法 |
4.2.1 LPCN-WSN中的压缩感知能量消耗验证 |
4.2.2 基于压缩路径动态更新的信号重构贪婪算法 |
4.2.3 数据压缩及信号重构的实际执行过程 |
4.3 无线传感器网络故障检测问题描述及支持向量机研究 |
4.3.1 故障检测问题描述及研究进展 |
4.3.2 支持向量机的理论基础及相关特征 |
4.3.3 支持向量机的核函数 |
4.4 集群式监测网络中基于AGASVM的传感器节点动态故障检测 |
4.4.1 自适应遗传算法相关研究 |
4.4.2 基于AGA的SVM参数选取和优化 |
4.4.3 基于AGASVM的故障诊断模型 |
4.5 传感器网络中压缩感知及故障检测的计算机仿真实验 |
4.5.1 压缩感知信号重构的编码解码仿真实验 |
4.5.2 对动态调节的混合压缩感知效率进行验证的仿真实验 |
4.5.3 基于AGASVM的故障检测仿真实验及结果分析 |
第5章 集群式生物气溶胶监测无线传感器网络设计与实现 |
5.1 总体设计方案 |
5.2 传感器节点硬件设计与实现 |
5.2.1 无线射频通信模块设计与实现 |
5.2.2 多类型传感模块设计与实现 |
5.2.3 生物气溶胶检测模块数据定义及数据传输 |
5.2.4 传感器节点整体设计与实现 |
5.3 传感器节点软件设计与实现 |
5.3.1 网络构建及路由协议 |
5.3.2 MAC协议及时间分配 |
5.3.3 数据压缩及故障检测 |
5.4 汇聚节点及监控终端设计与实现 |
5.4.1 硬件部分设计与实现 |
5.4.2 软件部分设计与实现 |
第6章 集群式无线传感器网络性能实验及分析讨论 |
6.1 基本通信性能实验 |
6.2 组网性能及路由性能实验 |
6.3 MAC协议性能测试实验 |
6.3.1 数据重传性能实验 |
6.3.2 无线干扰性能实验 |
6.4 集群式监测网络整体运行实验 |
6.4.1 生物气溶胶检测节点性能实验 |
6.4.2 生物气溶胶监测网络整体性能实验 |
6.5 本章小结 |
第7章 总结和展望 |
参考文献 |
文献综述 |
参考文献 |
在学期间取得的成果及发表的代表性论文 |
1 代表性成果 |
1.1 发表论文 |
1.2 获得专利 |
1.3 参与科研项目 |
2 代表性论文 |
作者简历 |
致谢 |
(6)一个具有自适应取阈功能的光电网络系统及其性能分析(论文提纲范文)
1 引 言 |
2 自适应取阈网络模型及其光电实现 |
2.1 自适应取阈网络模型 |
2.2 光电实现 |
3 实验结果及分析 |
3.1 光电探测阵列 |
3.2 运算放大器阵列 |
(7)永磁同步电机伺服驱动系统若干关键技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
TABLE OF CONTENTS |
图表目录 |
主要符号表 |
1 绪论 |
1.1 问题提出与研究意义 |
1.2 永磁同步电机伺服驱动系统相关技术研究概况 |
1.2.1 速度及位置检测技术 |
1.2.2 机械谐振抑制技术 |
1.2.3 实时总线接口技术 |
1.2.4 电机热保护技术 |
1.3 本文主要研究思路与内容 |
2 接力式数字测速方法及动态位置细分技术 |
2.1 引言 |
2.2 接力式数字测速方法及其性能分析 |
2.2.1 接力式数字测速方法 |
2.2.2 接力式数字测速性能分析 |
2.3 动态位置细分技术 |
2.4 瞬时速度的线性估算 |
2.5 实验研究 |
2.5.1 接力式数字测速方法性能验证 |
2.5.2 动态位置细分技术对位置控制精度的改善 |
2.5.3 瞬时速度的线性估算对速度控制性能的改善 |
2.6 本章小结 |
3 机械谐振的自适应FxLMS抑制 |
3.1 引言 |
3.2 基于自适应FxLMS的PMSM驱动系统控制结构 |
3.3 PMSM驱动系统自适应控制结构分析 |
3.3.1 永磁同步电机驱动系统模型及其逆模型存在性论证 |
3.3.2 PMSM自适应控制系统特点分析 |
3.4 自适应LMS控制器设计 |
3.4.1 自适应LMS控制器结构 |
3.4.2 基于质点阻尼落体的自适应滤波算法 |
3.5 仿真和实验研究 |
3.5.1 质点阻尼落体算法收敛性能仿真验证 |
3.5.2 实验研究 |
3.6 本章小结 |
4 PMSM伺服驱动系统的实时以太网总线接口解决方案 |
4.1 引言 |
4.2 实时以太网总线接口的系统结构 |
4.3 实时以太网总线通信的解决方案 |
4.3.1 数据流控制及捷径传输机制 |
4.3.2 实时性能分析 |
4.4 主从时钟同步方法 |
4.4.1 主从时钟同步策略 |
4.4.2 基于PI调节器的时钟锁相机制 |
4.5 实验研究 |
4.5.1 实验系统的组成 |
4.5.2 总线接口实时性能验证 |
4.5.3 总线接口同步性能验证 |
4.6 本章小结 |
5 基于实时热模型的PMSM在线温度预测及热保护 |
5.1 引言 |
5.2 热传递网络基本理论 |
5.3 PMSM的实时热模型 |
5.3.1 PMSM实时热模型的建立及电机温度预测算法 |
5.3.2 PMSM实时热模型的参数确定方法 |
5.4 PMSM实时热模型在电机热保护中的应用实现 |
5.5 实验研究 |
5.5.1 实验系统的组成 |
5.5.2 PMSM热模型参数的测定 |
5.5.3 热模型温度预测准确性评估 |
5.6 本章小结 |
6 PMSM伺服驱动系统的综合验证 |
6.1 引言 |
6.2 伺服系统的硬件集成 |
6.3 伺服系统的软件集成 |
6.4 伺服系统性能验证 |
6.4.1 总线接口同步性能在系统中的验证 |
6.4.2 在车床中的性能测试 |
6.5 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论与创新点 |
7.2 创新点摘要 |
7.3 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
致谢 |
作者简介 |
(8)高速扫描三维测量系统宽动态自适应成像方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 论文研究背景及研究意义 |
1.1.1 视觉三维测量系统高动态成像概述 |
1.1.2 视觉三维测量系统高动态成像研究意义 |
1.2 相关理论和国内外研究现状 |
1.2.1 非漫反射表面视觉三维测量难点 |
1.2.2 非漫反射表面视觉三维测量方法 |
1.2.3 高动态成像技术现状 |
1.3 光学视觉三维测量高动态成像关键技术分析 |
1.3.1 数学模型的建立与优化 |
1.3.2 高动态成像技术 |
1.3.3 标定技术 |
1.3.4 图像处理及三维重构技术 |
1.4 论文主要研究内容 |
第二章 视觉测量系统 HDR 成像原理及数学模型研究 |
2.1 HDR 成像方法概述 |
2.1.1 传统数字成像系统简介 |
2.1.2 HDR 成像方法介绍 |
2.1.3 成像系统动态范围讨论 |
2.2 光学空间 HDR 成像系统方案 |
2.2.1 HDR 成像基本原理 |
2.2.2 HDR 图像恢复数学模型 |
2.2.3 HDR 成像动态范围 |
2.3 视觉测量 HDR 成像系统结构 |
2.4 视觉测量 HDR 成像控制方法 |
2.5 本章小结 |
第三章 光学空间 HDR 成像硬件系统研究 |
3.1 硬件系统总体设计原则 |
3.2 LCOS HDR 成像三维视觉测量系统结构及工作原理 |
3.2.1 光学 HDR 成像系统装置 |
3.2.2 LCoS HDR 成像光学原理 |
3.3 光学元件:光学衰减器、图像传感器和偏振分光棱镜 |
3.3.1 光学衰减器(LCoS) |
3.3.2 固态图像传感器(CCD/CMOS) |
3.3.3 偏振分光棱镜(Polarization Beam Splitter,PBS) |
3.4 光学系统镜头设计 |
3.4.1 物镜组的设计 |
3.4.2 中继镜组设计 |
3.5 LCOS 驱动硬件及计算机控制设计 |
3.5.1 硬件驱动结构图 |
3.5.2 电路设计与电子元件选择 |
3.5.3 LCoS 驱动 FPGA 控制逻辑实现 |
3.6 系统组装与测试 |
3.7 本章小结 |
第四章 HDR 成像自适应控制和图像重构算法研究 |
4.1 HDR 图像三维测量应用概述 |
4.2 HDR 自适应控制和 HDR 图像重构实现 |
4.2.1 亮度过饱和区域提取算法 |
4.2.2 LCoS 像素单元和 CCD 像素单元映射 |
4.2.3 HDR 图像重构 |
4.3 实验和结果讨论 |
4.3.1 HDR 实验装置 |
4.3.2 LCoS 和 CCD 像素映射矩阵 H 实验 |
4.3.3 HDR 成像实验 |
4.3.4 实际激光 3D 扫描结果和讨论 |
4.4 本章小结 |
第五章 高动态成像 KALMAN-PID 控制器自适应算法 |
5.1 高动态成像 KALMAN-PID 控制器模型 |
5.1.1 卡尔曼滤波概述及离散算法 |
5.1.2 HDR 成像卡尔曼滤波模型 |
5.1.3 PID 控制概述及控制原理 |
5.1.4 数字 PID 控制器算法及参数 Ziegler-Nichols(Z-N)整定 |
5.2 HDR 成像自适应控制器实验和讨论 |
5.3 本章小结 |
第六章 全文总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.1.1 课题具体工作 |
6.1.2 课题取得的创新性研究成果 |
6.2 课题展望 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况说明 |
致谢 |
(9)运动平台ATP系统控制技术研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
目录 |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 光电稳定跟踪平台稳定结构与方式发展概况 |
1.2.2 国内外光电稳定跟踪平台发展概况 |
1.2.3 光电稳定跟踪系统控制技术研究概况 |
1.2.4 光电稳定跟踪平台控制系统基于模型设计发展概况 |
1.3 本课题研究难点 |
1.4 本文的内容安排 |
第2章 光电稳定跟踪系统稳定原理及系统建模研究 |
2.1 两轴陀螺稳定平台隔离载体角运动原理 |
2.1.1 两轴陀螺稳定平台框架结构 |
2.1.2 载体扰动补偿方程的建立 |
2.1.3 两轴陀螺稳定平台原理缺陷 |
2.2 单轴陀螺稳定跟踪控制原理 |
2.3 稳定伺服控制回路机理建模 |
2.3.1 电机及负载机理建模 |
2.3.2 载体扰动传递特性分析 |
2.3.3 电流回路设计 |
2.4 稳定伺服控制回路实验建模 |
2.5 本章小结 |
第3章 光电稳定跟踪控制系统基于模型设计的平台构建 |
3.1 基于模型设计方法研究概况 |
3.1.1 传统控制系统设计方法 |
3.1.2 基于模型的设计方法 |
3.1.3 基于模型设计的优势 |
3.2 RTW代码自动生成环境 |
3.2.1 RTW基本概念 |
3.2.2 RTW程序框架结构 |
3.3 基于RTW与XPC目标的代码自动生成试验平台构建 |
3.3.1 基于RTW的PC/104 试验平台 |
3.3.2 一维稳定转台基于RTW的试验平台搭建 |
3.3.3 光电吊舱基于RTW的试验平台搭建 |
3.4 本章小结 |
第4章 改进的一般化内模控制方法研究 |
4.1 光电稳定跟踪系统经典控制结构存在的问题 |
4.2 一般化内模控制结构 |
4.2.1 一般化内模控制结构研究概况 |
4.2.2 Youla参数化结构 |
4.2.3 改进的一般化内模控制结构 |
4.2.4 鲁棒稳定性分析 |
4.2.5 GIMC与IMC的对比 |
4.3 改进的GIMC控制器设计方法 |
4.3.1 内回路控制器设计方法 |
4.3.2 改进的GIMC控制器设计步骤 |
4.4 仿真分析与结果 |
4.4.1 PI控制器与改进的GIMC控制器设计 |
4.4.2 仿真模型搭建 |
4.4.3 两种控制结构闭环特性对比 |
4.4.4 两种控制结构扰动抑制特性对比 |
4.5 试验分析与结果 |
4.5.1 试验平台 |
4.5.2 Simulink试验模型搭建 |
4.5.3 试验结果 |
4.5.3.1 控制闭环频率特性 |
4.5.3.2 控制闭环扰动抑制特性 |
4.6 本章小结 |
第5章 基于GIMC的H_∞混合灵敏度控制 |
5.1 H_∞鲁棒控制理论 |
5.1.1 H_∞鲁棒控制发展概况 |
5.1.2 系统不确定性 |
5.1.3 H_∞范数 |
5.1.4 标准H∞控制问题 |
5.2 H∞混合灵敏度控制 |
5.2.1 灵敏度极小化问题 |
5.2.2 稳定控制H_∞混合灵敏度优化问题 |
5.2.3 加权函数选择 |
5.3 基于GIMC的H_∞混合灵敏度控制 |
5.4 仿真分析 |
5.4.1 H_∞混合灵敏度控制器设计 |
5.4.2 基于GIMC的H_∞混合灵敏度控制器设计 |
5.5 试验结果 |
5.5.1 H_∞混合灵敏度控制试验结果 |
5.5.2 基于GIMC的H_∞混合灵敏度控制试验结果 |
5.6 本章小结 |
第6章 微机械陀数字螺信号处理 |
6.1 系统噪声来源分析 |
6.1.1 陀螺选型 |
6.1.2 陀螺噪声来源分析 |
6.2 陀螺静态随机噪声处理 |
6.2.1 静态零偏信号处理 |
6.2.2 随机噪声信号处理 |
6.2.2.1 噪声信号模型建立 |
6.2.2.2 卡尔曼滤波器设计 |
6.2.3 静态随机信号处理试验 |
6.3 陀螺动态信号处理 |
6.3.1 卡尔曼滤波器系统模型 |
6.3.2 PI闭环控制滤波处理 |
6.3.3 改进的GIMC滤波处理 |
6.4 本章小结 |
第7章 全文总结 |
7.1 全文工作总结 |
7.2 论文主要创新点 |
7.3 下一步工作计划 |
参考文献 |
作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果 |
(10)卫星光通信捕获跟踪技术研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
目录 |
1 绪论 |
1.1 卫星光通信概述 |
1.2 课题研究背景及意义 |
1.3 卫星光通信及其捕获跟踪技术发展概况 |
1.3.1 国外卫星光通信及其捕获跟踪技术发展概况 |
1.3.2 国内卫星光通信及其捕获跟踪技术发展概况 |
1.4 本文研究内容及章节安排 |
1.4.1 本文主要研究内容 |
1.4.2 本文章节安排 |
2 卫星光通信ATP系统概述 |
2.1 引言 |
2.2 卫星光通信ATP系统简介 |
2.2.1 ATP系统结构组成 |
2.2.2 ATP系统控制结构 |
2.3 ATP系统建立光通信链路过程 |
2.4 ATP系统链路预算 |
2.5 本章小结 |
3 ATP系统跟瞄误差研究 |
3.1 引言 |
3.2 跟瞄误差源分析 |
3.2.1 探测器误差 |
3.2.2 动态跟踪误差 |
3.2.3 卫星平台振动抑制残差 |
3.3 跟瞄误差数学模型 |
3.4 减小跟瞄误差影响的系统优化设计 |
3.4.1 接收信号模型 |
3.4.2 链路可靠性定义 |
3.4.3 无静态偏置误差的系统优化设计 |
3.4.4 有静态偏置误差的系统优化设计 |
3.5 本章小结 |
4 卫星光通信捕获技术研究 |
4.1 引言 |
4.2 捕获方案 |
4.3 捕获策略理论分析 |
4.3.1 捕获方式分析 |
4.3.2 多场扫描分析 |
4.3.3 扫描方式分析 |
4.3.4 捕获方式分析及捕获时间优化设计 |
4.3.5 系统参数对平均捕获时间的影响研究 |
4.4 捕获过程仿真分析 |
4.4.1 Monte Carlo方法简介 |
4.4.2 捕获仿真模型 |
4.4.3 捕获仿真结果分析 |
4.5 捕获过程实验研究 |
4.6 本章小结 |
5 卫星光通信平台振动抑制技术研究 |
5.1 引言 |
5.2 卫星平台振动来源与特性分析 |
5.3 基于精跟踪系统的振动抑制方法 |
5.4 基于Youla参数化的自适应反馈控制算法 |
5.5 精跟踪系统控制方法实验验证 |
5.6 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 全文工作总结 |
6.2 论文主要创新点 |
6.3 后续工作展望 |
参考文献 |
作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果 |
四、一个具有自适应取阈功能的光电网络系统及其性能分析(论文参考文献)
- [1]空间激光通信光学系统设计及其偏振特性研究[D]. 雷景文. 吉林大学, 2021(01)
- [2]相干激光通信中零差相干接收及传输信道研究[D]. 周海军. 上海交通大学, 2020(01)
- [3]面向结构化整体测量场的布局优化方法研究[D]. 陈家琪. 天津大学, 2019(01)
- [4]基于微波光子的低相噪微波源和宽带太赫兹通信技术研究[D]. 贾石. 天津大学, 2017(05)
- [5]集群式生物气溶胶监测无线传感器网络关键技术研究[D]. 单超. 中国人民解放军军事医学科学院, 2015(11)
- [6]一个具有自适应取阈功能的光电网络系统及其性能分析[J]. 郭鹏毅,申金媛,刘玥,陈戍,张文伟,张延炘. 光学学报, 2001(01)
- [7]永磁同步电机伺服驱动系统若干关键技术研究[D]. 黄富长. 大连理工大学, 2014(07)
- [8]高速扫描三维测量系统宽动态自适应成像方法研究[D]. 杨中东. 天津大学, 2014(08)
- [9]运动平台ATP系统控制技术研究[D]. 刘子栋. 中国科学院研究生院(光电技术研究所), 2015(09)
- [10]卫星光通信捕获跟踪技术研究[D]. 薛正燕. 中国科学院研究生院(光电技术研究所), 2015(10)