信号模拟器（通用9篇）
信号模拟器 篇1
现在, 世界上一共有四个卫星定位系统, 而随着卫星定位系统的研发, 卫星信号模拟器的应用也逐渐加深。其应用原理是:以载体对信号特征的影响, 模拟不同的接受信号, 为导航机的研发提供数据参考, 制造出一个虚拟的空间。卫星信号模拟器会在GPS定位、卫星导航以及多通道卫星信号应用。
1 GP S卫星信号模拟器
GPS卫星信号模拟器的设计思路:根据物体的运动, 分析其运动的规律, 用GPS接收其发出的信号, 对接收机的定位功能进行测试。该模拟器可以在某个时间, 同时接收多个卫星发出的信号, 并根据对这些信号的判断, 判断卫星所在的位置与坐标, 以及与接收机之间的距离。而随着卫星位置与距离的改变, 预判的卫星到达时间也会随之改变。所以, 模拟器的很多工作模式都是, 模拟器接收处于不同位置及动态卫星发出的信号, 通过信号的时延、衰减等, 调整控制模块, 改变信号。当模拟器的仰角只有5°时, 它可以接收到12颗卫星发出的信号, 通道数目最多为12个。它有以下功能:可验证接收机可以追踪卫星的发出的信号, 不管卫星在哪一地区, 或是不同的速度与加速度, 并且, 它还可以根据卫星运行轨迹的变化, 精准定位。另外, 因为信号传输会产生不同的信号比, 该模拟器可以在不同的情况下, 捕捉到信号, 对信号进行跟踪。
GPS卫星信号模拟器主要分为两部分, 分为软件和硬件。软件中, 仿真控制是保证其运行的核心, 会记录卫星的星历, 改变用户的状态等, 控制硬件的运行, 而硬件则会读取软件内的信息, 并根据这些信息处理信道中的内容, 做扩频调制处理, 把接收到信号变成一个中频信号波形, 从而确定卫星的位置。
2 卫星导航信号模拟器
以GPS卫星信号模拟器技术为基础, 研发出来的卫星导航信号模拟器技术, 可以让研究人员对芯片与终端进行测试, 测试其是否具有可行性。这一模拟器可以对一个系统进行检测, 同时也可以多个系统进行检测, 它模仿出卫星运动轨道的同时, 也可以建立一个与之对应的终端的运行轨道, 模仿它的运动状态。除此之外, 它还可以根据卫星运动的特点, 预先设定轨道, 让其变成一个卫星导航模拟信号, 或是接收计算机做出的模拟信号, 根据现有的载体, 以及影响卫星运动的多种因素, 模拟出卫星运动的不同场景, 把模拟的影像放在三维立体空间内, 制作出卫星运动的形态及动画, 给出模拟信号。信号模拟源给出的信号有明显的特征, 从中可以发现信号传播后产生的反应。
从以上内容可以分析出, 卫星导航模拟信号可以根据不同载体的特点, 模拟出其发出的信号, 并运用这一信号完成测试, 具有很强的信号仿真能力, 以及可操作性。其优势是包括以下几点:
首先, 可控性与可重复性, 可控性是指检测人员可以根据实际情况调整各项误差, 或者是在检测途中关闭某颗卫星的发出的信号。而可重复性是说能够多次以同一种环境和条件对终端进行测试。
其次, 广泛性与信号可用性。广泛性是指其可以在不同的动态中, 模拟卫星运动的动态, 完成终端测试。信号可用性主要针对空间导航系统来说, 它可以接收在建或是已经建成导航系统的信号, 加以应用。
最后, 节约成本是说用模拟器完成测试, 可以减少人力、物力的消耗, 减少使用的成本, 提高工作效率。
3 多通道卫星信号模拟器
多通道卫星信号模拟器的工作原理:该模块工作时, 会通过三个模块完成工作, 分别是导航电文的生成、C/A码发生器以及载波生成。首先, 系统会通过第一个模块, 生成导航电文, 把确定的动态距离变成动态测距码, 改变载波。接着, 把生成的这些数据用不同的内容用相乘的方式变成信号, 最后把信号输出。其主要采用的软件是VC++6.0, 硬件则是EPGA技术, 这两种技术的结合, 可以让模拟器与计算机建立连接, 通过计算机的操作控制模拟器的各项操作, 有稳定的性能, 并且, 它还可以测试卫星信号在多普勒效应下的变化, 可以推出一种高动态的信号源。
4 结语
综上所述, 卫星信号模拟器的应用分为很多方面, 比如GPS卫星信号模拟器、卫星导航信号模拟器、多通道卫星信号模拟器等, 这三种模拟有各自的工作原理与优势, 可以体现出卫星信号模拟器应用的广泛性, 以及应用行业的特殊性, 都表面了它具有的优势, 推进航空科研工作的进行, 加快航空事业的建设, 促进其发展。
参考文献
[1]刘丽丽, 王可东.卫星信号模拟器研究现状及发展趋势[J].全球定位系统, 2012, 03:58-62.
[2]任鹏飞.浅谈卫星导航信号模拟器的应用[J].卫星与网络, 2012, 09:58-59.
[3]贾科军, 柯熙政.高动态GPS卫星信号模拟器设计与实现[J].宇航计测技术, 2014, 05:1-6.
信号模拟器 篇2
基于双口RAM的并行数字信号模拟器研究设计
作者：马鹏飞 阎利军 张袁志
来源：《现代电子技术》2013年第05期
摘要： 为了能够和飞行试验中用到的通用采集器相配套，设计了一套适用于航空器飞行试验的并行信号模拟器。模拟器采用P87C51作为控制芯片，双口RAM作为单片机和通用采集器的数据交互媒介，采用USB 2.0高速传输接口与上位机通信，满足了实时控制与数据上传的要求，提高了数据传输速率。讨论了双口RAM的地址空间分配和数据共享冲突等问题。该模拟器保证了飞行试验数据的准确性。
关键词： P87C51； 并行信号； 双口RAM； 飞行试验； 通用采集器
软件GNSS中频信号模拟器 篇3
GNSS信号模拟器能够为研发和验证阶段的GNSS接收机提供精确可控和可复现的测试环境, 从而使接收机的研发效率得以保证。正在建设中的Galileo系统与传统的GPS系统相比具有许多新的设计, 其信号结构、电文格式等不断演进, 因而, 有关最新Galileo信号的硬件模拟器目前尚不可获得。另一个挑战在于设计支持Galileo系统与传统导航系统 (如GPS) 的组合 (又称兼容) GNSS信号模拟器, 用以支持相应的GNSS接收机的研发。
支持Galileo信号的模拟器要求十分灵活, 应具有易于更新与扩展的能力, 以最大限度地适应系统设计的变化, 而软件实现的信号模拟器则完全满足这种需求。软件模拟器仿真数字中频级GNSS信号, 而这种输出可直接馈入软件接收机。目前, GNSS软件接收机已成为卫星导航领域最活跃的技术发展方向之一, 而软件接收机核心算法的验证需要GNSS数字中频信号的支持。
本文面向GPS/Galileo组合系统, 探讨一个完整的软件GNSS中频信号模拟器的架构与实现。最后, 以功率谱初步验证这一信号模拟器所产生的GNSS信号, 包括GPS L1 C/A和Galileo E1 CBOC。
1软件GNSS中频信号模拟器架构
软件GNSS中频信号模拟器以Visual C++ 6.0为开发环境在PC平台上实现。模拟器提供图形用户界面 (GUI) 的控制方式, 便于用户实现参数配置、数据处理以及结果分析。
软件GNSS中频信号模拟器主要包括如下功能模块:
① GNSS (GPS/Galileo) 卫星星座仿真及导航电文生成:对于Galileo系统, 设计考虑了目前可获得的Galileo轨道参数, 由于没有有关轨道摄动的信息, 目前的轨道模型相对简单, 但系统已为此预留进一步扩展的接口, 而Galileo与GPS轨道平面的初始偏移量也是可配置的。对于GPS系统, 利用GPS星历与历书文件仿真GPS星座;
② 接收机动态轨迹生成:可由用户自定义参数化的运动轨迹, 亦可采用来自用户的动态轨迹数据文件;
③ 传播通道特性仿真:通道特性包括电离层误差、对流层误差、多径效应以及典型的干扰信号 (如单频干扰、扫频干扰、窄带压制干扰和宽带压制干扰) 。由于卫星所产生的误差, 如星钟误差, 同样经过信道引入接收机, 将此类误差模型包含在此模块[3];
④ GNSS (GPS/Galileo) 数字中频信号生成:这个模块目前提供以下数字中频信号:GPS L1 C/A, Galileo E1 CBOC, 对更多信号的支持易于在目前的平台上扩展实现。
软件GNSS中频信号模拟器的架构, 如图1所示。
1.1GPS/Galileo卫星星座仿真
GPS星座仿真实现基于GPS星历与历书文件, 即Rinex文件。从文件中获取星钟、星历和历书等参数, 对这些参数按照GPS空间段/用户接口规范[1]进行转换及格式编排, 生成下行导航电文。
由于Galileo系统仍处于研发阶段, 其星历与历书文件尚不可知, Galileo星座仿真实现基于目前已知的Galileo星座的轨道参数[2,3], 如轨道半长轴、轨道倾角、升交点经度和平近点角等, 对轨道参数按照现有的Galileo试验星 (GIOVE-A) 空间段/用户接口控制文件[2]进行转换及格式编排, 生成下行导航电文。
1.2接收机轨迹生成
支持用户通过文件配置生成参数化的复杂轨迹, 即认为任意轨迹可由N段匀加速直线运动和匀速圆周运动拟合而成, 用户可设置与修改轨迹的参数。
此外, 用户可使用预定义的轨迹, 即实测的多种载体 (如汽车、飞机和舰船等) 的运动轨迹, 以数据文件或数据库形式接入。
1.3传播通道特性仿真
1.3.1 电离层误差模型
电离层是GNSS用户的重要误差源之一。电离层和对流层的误差范围可比, 但电离层误差更难建模, 而且变化也更剧烈。
电离层对GNSS信号的影响有以下几方面:绝对测距误差、相对测距误差、距离变化率误差、折射、失真、幅度衰落和闪烁、相位闪烁。
目前模拟器采用了Klobuchar电离层模型[1], 同时为其他模型预留了接口。
1.3.2 对流层误差模型
对流层对GNSS信号的影响有以下几方面:衰落、闪烁和延迟。对流层延迟随对流层折射率而变, 而折射率取决于当地的温度、压力和相对湿度。
目前模拟器采用了Hopfield对流层模型[4], 同时为其他模型预留了接口。
1.3.3 卫星钟误差模型
模拟卫星钟误差, 基于如下事实:无论星载时钟具有多么高的精度, 时钟也会发生漂移。尽管卫星钟由地面站监控, 但某些残差依然存在。卫星钟差模型可采用如下星钟修正多项式[1]:
δti=a0+a1 (t-toc) +a2 (t-toc) 2+Δtr-tgd。 (1)
式中, δti为第i颗卫星的钟差修正量;t为卫星信号发射时刻的系统时;a0、a1和a2为钟差修正参数, 可从星历与历书文件中得到;toc为钟差修正参数的基准时刻;Δtr为相对论效应修正量;tgd为估计差分群延迟, 可从星历与历书文件中得到。
1.3.4 多径模型
认为多径是相对视距 (直达) 信号具有较低功率和较大延迟的信号。对于扩频通信, 信号传输通道中的多径可分为近程回波和远程回波。通常近程回波具有较低功率, 其功率随延迟的增加呈指数衰减;远程回波则具有较大的延迟, 其功率是反射面的函数。相比近程回波, 认为远程回波的数量要少得多, 由更大和更光滑的表面产生, 具有较强的取决于反射面的功率[5]。
目前模拟器只考虑远程回波的建模实现, 所实现的多径信号可以叠加到任意GNSS信号。目前对2种镜面反射源进行建模, 分别是地面、垂直障碍物。对于地面反射源, 假设地面无限水平而光滑, 则可应用菲涅尔定律:即入射角等于反射角。根据任意时刻的接收天线位置和卫星位置, 很容易确知反射信号引起的额外路径延迟。对于垂直障碍物, 需要预定义障碍物的位置与尺寸 (高度和宽度) , 此外, 根据障碍物的物理特性, 定义表面反射系数 (表示幅度衰落) 。根据任意仿真时刻的接收机天线位置和卫星位置, 可以确定直达信号是否被遮挡、是否发生反射, 如果发生发射, 则同样应用菲涅尔定律, 确定多径延迟。
由于建模的限制 (只有地面和垂直障碍物, 没有多个反射体, 假设大而光滑的障碍物) , 尽管不能仿真十分复杂的环境, 但上述模型仍可用于多径环境的粗略仿真。
1.3.5 干扰模型
目前模拟器考虑了部分典型的干扰类型, 如单频干扰、扫频干扰、窄带压制干扰和宽带压制干扰。用户可以针对每一路干扰信号自定义干扰-信号 (功率) 比, 以及相应的频率参数 (如中心频率、带宽) 及干扰有效周期。
1.4数字中频信号生成
1.4.1 信号状态参数计算
基于接收机轨迹和卫星星座仿真, 确定当前仿真时刻的接收机天线位置、对应卫星信号发射时刻 (通过迭代算法求解卫星至接收机天线的真距而确定) 的卫星位置, 由接收机与 (可见) 卫星的相对位置关系, 确定传播通道延迟, 进而计算出当前仿真时刻到达接收机天线的卫星信号的状态参数, 包括伪距 (含信道影响的传播延迟) 、多普勒频率、载波相位和信号功率等。
根据上述信号状态参数, 产生数字中频信号。采用多线程实现方式, 支持不同系统不同频点的数字中频信号同时产生。
1.4.2 GPS L1 C/A信号生成器
GPS卫星发播L1 (1 575.42 MHz) 和L2 (1 227.60 MHz) 信号。经过下变频的中频L1信号, 表示为:
式中, s
本模拟器实现了GPS L1 C/A信号 (由于P码的结构是保密的) , C/A码的生成方法参考GPS空间段/用户接口规范[1]。
1.4.3 Galileo E1 CBOC信号生成器
Galileo E1信号实际上包含3个信号分量, 即E1-A, E1-B和E1-C。E1-A采用BOC (15, 2.5) 调制方式, 其导航信息是保密的。E1-B和E1-C目前采用CBOC (6, 1, 1/11) 调制方式[6], 其中, E1-C为导频通道, 即只调制扩频码而无导航信息。BOC表示二进制偏置 (副) 载波 (Binary Offset Carrier) 调制, CBOC表示复合 (Composite) BOC调制, Galileo E1 CBOC是BOC (6, 1) 和BOC (1, 1) 信号以1/11功率分配的复合调制。
中频Galileo E1 CBOC信号可表示为:
式中, s
本模拟器实现了Galileo E1 CBOC (6, 1, 1/11) 信号, 其中, 扩频码的生成方法参考Galileo试验星 (GIOVE-A) 空间段/用户接口控制文件[2]。
2信号验证
以下中频信号由上述数字中频信号模块产生。
中频GPS L1 C/A信号的功率谱如图2所示。其中, 采样频率为10 MHz。中频Galileo E1 CBOC (6, 1, 1/11) 信号的功率谱如图3所示。其中, 采样频率为80 MHz。
图2中功率谱与其理论曲线一致, GPS L1 C/A信号的实现得到验证。此外, 通过将所有PRN值对应的C/A码的前10位与理论值进行了比较, 结果表明二者一致。
图3中功率谱与其理论曲线一致, Galileo E1 CBOC (6, 1, 1/11) 信号的实现得到验证。
3结束语
本文描述了一个完整的面向GPS/Galileo系统的软件中频信号模拟器, 整个模拟器由以下4个主要功能模块组成:GPS/Galileo卫星星座仿真、接收机动态轨迹生成、传播通道特性仿真和数字中频信号生成。本文主要阐述了这一模拟器的功能、架构和建模机制, 最后给出了数字中频信号生成模块输出的中频信号功率谱, 初步验证了这一信号模拟器所产生的中频信号。
参考文献
[1]CONSTANTINESCU A, LANDRY R Jr, ILIE I.Hybrid GPS/Galileo/GLONASS IF Software Signal Generator[C].Proceedings of the ION GNSS 2005:Long Beach, USA, 2005, 1233-1244.
[2]KAPLAN E D, HEGARTY C J.GPS原理与应用 (第2版) [M].寇艳红, 译.北京:电子工业出版社, 2007:224-239.
信号模拟器 篇4
拟试题
一、单项选择题（共 25题，每题2分，每题的备选项中，只有1个事最符合题意）
1、__是最低层级的安全生产立法，其法律地位和法律效力低于其他上位法，不得与上位法相抵触。
A．有关安全生产的法律
B．地方性安全生产法规
C．地方政府安全生产规章
D．安全生产行政法规
2、电缆应带有供保护接地用的足够截面的导体，严禁采用铝包电缆，必须选用经检验合格并取得煤矿矿用安全标志的阻燃电缆。电缆的主芯线截面应满足供电线路负荷的要求，电缆接地芯线的截面应不小于主芯线截面的__。
A．1/2 B．1/3 C．1/4 D．3/4
3、对煤矿生产经营单位新上岗的从业人员安全培训时间不得少于（）学时。
A．24 B．36 C．48 D．72
4、《特种设备安全监察条例》规定，特种设备在投入使用前或者投入使用后__天内，特种设备使用单位应当向直辖市或者设区的市的特种设备安全监督管理部门登记。
A．15 B．30 C．45 D．60
5、内审员培训是建立和实施职业安全健康管理体系的关键。应该根据专业的需要，通过培训确保他们具备开展编写体系文件、初始评审、__等工作的能力。
A．进行审核
B．体系策划
C．实践
D．制度制定
6、下列化学品中，对肾有危害的是__。
A．卤代烃
B．石英
C．有机溶液
D．甲烷
7、吊篮脚手架属于（）。
A．工具式脚手架
B．外脚手架
C．内脚手架
D．满堂架
8、市以上人民政府煤炭管理部门颁发管理__。
A．安全生产许可证
B．煤炭生产许可证
C．采矿许可
D．营业执照
9、某生产经营单位的市场部门正在开展合格供应商的选择评价，按照《职业健康安全管理体系》(OHSAS18001)的运行模式，该项工作属于体系运行的__阶段。
A．策划
B．实施与运行
C．检查与纠正措施
D．管理评审
10、划分评价单元格应符合科学、合理的原则，其划分能够保证__。
A．安全验收评价工作的前期准备
B．安全验收评价的顺利实施
C．安全验收评价人员的分配
D．安全验收评价责任的落实
11、矿山使用的有特殊安全要求的设施、器材、防护用品和安全检测仪器，必须符合__。
A．国家标准或者行业标准
B．国家安全标准或者行业安全标准
C．《矿山安全法》的规定
D．矿用特殊设备的安全规定
12、__不属于行为性危险和有害因素。
A．监护失误
B．指挥失误
C．操作失误
D．辨识功能缺陷
13、对危险较大的在用设备、设施，作业场所环境条件的管理性或监督性定量检测检验属于（）。
A．综合性安全生产检查
B．季节性安全生产检查
C．定期安全生产检查
D．专业(项)安全生产检查
14、__是安全生产的基本保障。
A．安全投入
B．安全文化
C．安全科技
D．安全责任
15、常用的职业卫生统计指标有发病（中毒）率、患病率、病死率和__。A．职业病普查率
B．疑似职业病发生率
C．粗死亡率
D．职业卫生合格率
16、单位体积内空气在地球引力作用下，相对于某一基准面产生的重力位能所呈现的压力是矿井风流的__。
A．静压
B．动压
C．全压
D．位压
17、依据《安全生产许可证条例》的规定，除民用爆破器材生产企业外，其他企业安全生产许可证的发证机关实行__级分工负责的体制。
A．一
B．两
C．三
D．四
18、__的目的是确保生产经营单位主动评价其潜在事故与紧急情况发生的可能性及其应急响应的需求。
A．培训、意识及能力
B．运行控制
C．事故事件与不符合的调查
D．应急预案与响应
19、《国家突发公共事件总体应急预案》中规定，（）是突发公共事件应急管理工作的最高行政领导机构。
A．国务院
B．国务院应急管理办公室
C．地方各级人民政府
D．国家安全监管总局
20、所有单位的主要负责人__应进行安全生产再培训。
A．每周B．每月
C．每季度
D．每年
21、职业病要在__中建立职业病危害申报制度。
A．省一级的卫生部门
B．卫生行政部门
C．卫生部
D．乡村卫生院
22、依据《安全生产法》的规定，生产经营单位的__人员必须按照国家有关规定经专门的安全作业培训，取得相关资格证书，方可上岗作业。
A．安全生产管理
B．财务
C．安全生产检查
D．特种作业
23、依据《安全生产法》的规定，从业人员发现事故隐患或者其他不安全因素，应当立即向__报告，接到报告的人员应当及时予以处理。
A．现场安全生产管理人员或者本单位负责人
B．当地人民政府的有关人员
C．生产经营单位安全管理部门的有关人员
D．负有安全生产监督管理职责的部门的有关人员
24、《生产安全事故报告和调查处理条例》（国务院令第493号）规定，生产安全事故一般分为__个等级。
A．二
B．三
C．四
D．五
25、__是矿山企业最基本的基础安全培训。
A．择期培训
B．领导培训
C．全员培训
D．年度培训
二、多项选择题（共25题，每题2分，每题的备选项中，有2个或2个以上符合题意，至少有1个错项。错选，本题不得分；少选，所选的每个选项得 0.5 分）
1、事故应急管理中“预防”的含义是______。
A．事故的预防工作，即通过安全管理和安全技术等手段，尽可能防止事故的发生，以实现本质安全
B．从人、机、物、环境等方面着手，彻底消除事故隐患
C．假定事故必然发生，通过预先采取预防措施，达到降低或减缓事故的影响或后果严重程度的目的
D．事故后及时处理，并通过PDCA持续改进生产中出现的安全问题
E．事故发生后，尽可能控制并消除事故
2、编制安全检查表主要依据有__。
A．有关标准、规程、规范及规定
B．国内外事故案例及本单位在安全管理及生产中的有关经验
C．FTA、LEC、MOND方法在安全工程中的应用
D．通过系统分析，确定的危险部位及防范措施，都是安全检查表的内容
E．新知识、新成果，新方法、新技术、新法规和标准
3、生产经营单位的决策机构及其主要负责人、个人经营的投资人未能保证安全生产所必需的资金投入，使生产经营单位不具备安全生产条件，应该__。
A．责令限期改正，提供必需的资金，并处罚金
B．逾期未改正的，责令停产停业整顿
C．有违法行为，导致发生安全生产事故、构成犯罪的，依照刑法有关规定追究刑事责任；尚不够刑事处罚的，对主要负责人给予撤职处分，对个人经营的投资人处以罚款
D．责令限期提供必需的资金
E．直接给予经济处罚
4、根据《安全生产法》的规定，生产经营单位未按国家有关规定为从业人员提供符合国家标准或者行业标准的劳动防护用品，可对其实施的行政处罚有__。A．责令限期改正
B．责令停产整顿
C．吊销营业执照
D．处5万元以下罚款
E．责令关闭
5、安全生产管理包括__。
A．安全生产法制管理
B．行政管理
C．安全生产管理机构
D．安全生产管理规章制度
E．设备设施管理
6、《中华人民共和国道路交通安全法》总则立法的目的是为了__。
A．维护道路交通秩序
B．预防和减少交通事故
C．保护人身安全，提高通行效率
D．保证交通运输的畅通，提高国民经济收入
E．保护公民、法人和其他
7、根据《道路交通安全法》的规定，如果上路行驶的机动车__，公安机关交通管理部门应当扣留机动车，并可以依法予以处罚。
A．未悬挂机动车牌的B．未放置检验合格标志的C．未放置保险标志的
D．未随身携带行驶证、驾驶证的E．未随身携带机动车登记证的
8、操作人员上下通行时，不得采用__的方式。
A．随起吊模板上下
B．乘施工电梯
C．利用拉杆或支撑
D．攀登非规定通道
E．利用吊车臂架攀登
9、《中华人民共和国道路交通安全法》的立法目的是为了__。
A．维护道路交通秩序
B．不发生交通事故
C．提高通行效率
D．保护人身安全
E．保证道路畅通无阻
10、下列选项中，属于锅炉事故发生原因的有__等。
A．超压、超温运行
B．锅炉水位过低
C．保护装置未安置好
D．水循环被破坏
E．水质管理不善
11、事故应急救援的总目标是通过有效的应急救援行动，尽可能降低事故的后果，包括__。A．人员伤亡
B．环境破坏
C．技术改进
D．财产损失
E．设备损坏
12、企业职工一方与企业在__无异议，可以签订集体合同。集体合同草案应当提交职工代表大会或者全体职工讨论通过。
A．劳动报酬、工作时间
B．休息休假
C．劳动安全卫生
D．保险福利等事项
E．工作性质、种类、范围
13、超限运输车辆是指在公路上行驶的，有下列__等情形之一的运输车辆。
A．车货总高度从地面算起4m以上
B．车货总长16m以上
C．车货总宽度2.5m以上
D．单车车货总质量30000kg以上
E．集装箱半挂列车车货总质量46000kg以上
14、《职业病防治法》规定，职业病病人依法享有__的权利。
A．工伤社会保险
B．提出赔偿要求
C．提出变动工作
D．提起诉讼
E．提出仲裁
15、城市重大危险源信息管理系统集__于一身，能够提供重大危险源信息，有利于及时、准确地决策，最大限度地减少发生重大事故的可能性及事故后造成的各项损失。
A．政府监管部门
B．计算机数据管理
C．多媒体
D．城市规划
E．地理信息系统
16、《特种设备安全监察条例》中所称的特种设备安全监督管理部门是指__。
A．国家质量监督检验检疫总局
B．各级地方质量技术监督局
C．国务院设立的特种设备安全监察机构
D．省(自治区、直辖市)设立的特种设备安全监察机构
E．市(地)及经济发达县设立的特种设备安全监察机构
17、安全生产标准有__。
A．国家标准
B．行业标准
C．地方标准
D．企业标准
E．特殊行业的标准
18、《生产性粉尘作业危害程度分级》规定了生产性粉尘按危害程度分级，分级指标为粉尘中__。
A．游离二氧化硅含量
B．工人接尘时肺的总通气量
C．游离的石棉尘含量
D．粉尘浓度超标倍数
E．粉尘分散度的标准
19、依照我国《消防法》的规定，__应当开展群众性的消防工作，组织制定防火安全公约，进行消防安全检查。
A．乡镇人民政府
B．城市街道办事处
C．村民委员会
D．居民委员会
E．公安消防机构
20、安全生产监督检查的基本特征是__。
A．权威性
B．自愿性
C．强制性
D．创新性
E．普遍约束性
21、冲压设备的安全装置形式较多，按结构分为__等。
A．机械式防护装置
B．双手按钮式防护装置
C．光电式防护装置
D．感应式防护装置
E．触摸式防护装置
22、依据《安全生产法》的规定，生产经营单位的主要负责人对本单位安全生产工作负有的职责有__。
A．督促、检查本单位的安全生产工作，及时消除安全生产事故隐患
B．向从业人员如实告知作业场所存在的危险因素，监督劳动防护用品的使用
C．及时、如实报告生产安全事故
D．组织制定并实施本单位的生产安全事故应急救援预案
E．保证本单位安全生产投入的有效实施
23、可以扑救电器设备火灾的灭火器是（）。
A．泡沫灭火机
B．CO2灭火机
C．酸碱灭火机
D．干粉灭火机
E．1211灭火机
24、国家煤矿安全监察机构根据煤矿安全工作的实际情况，组织对全国煤矿的__。
A．经常性安全检查
B．定期安全性检查
C．重点安全抽查
D．专项安全检查 E．全面安全检查
25、安全生产监督管理部门对矿山企业安全工作行使的管理职责包括__。
A．检查矿山企业贯彻执行矿山安全法律、法规的情况
B．审查批准矿山建设工程安全设施设计
C．负责矿山建设工程安全设施的竣工验收
D．调查和处理重大矿山事故
卫星信号模拟器技术研究动态分析 篇5
卫星信号模拟器是一种精确度非常高的信号发射装置, 发射出来的信号能够被一些特殊的卫星所接收作为导航信息使用, 为导航接收装置的开发研究、数据测试创造了良好的条件, 是导航接收装置在设计与开发过程必不可少的部分。
1 卫星信号模拟器国内外研究动态
1.1 卫星信号模拟器在国内的研究状态
根据卫星导航信号模拟器可模拟的卫星通道数量的不同, 可以将模拟器分为单通道模拟器和多通道模拟器两种类型。在国家政策的支持与扶持下, 多个科研机构第一时间展开了与GPS卫星信号模拟器相关的研究。这种型号的GPS信号模拟器与以往的GPS卫星信号模拟器存在一定的差异, 根据GPS信号发射装置、计算机和信号接收装置共同组成, GPS信号发生装置由多种不同的硬件组成, 这种信号发生装置能够在同一时间产生多种多样的通道的信号。信号接收装置是GPS信号发生器核心组成部分, GPS信号发生装置所用到的各种信号都是从仿真软件计中整理得出的。
1.2 卫星信号模拟器在国外的研究状态
我国GPS卫星信号模拟器的研制相对国外一些发达国家起步较晚, 但是, 现在已经很多厂家提供多个系列的产品, 比如英国Spirent公司开发研究的GSS和STR系列卫星信号模拟设备、美国CAST公司开发研究的数字信号系列的卫星模拟装置、雅虎公司研制的GJ100、GS600、GS5410系列等。从这些产品可以看出目前国际上高端GPS卫星信号模拟器的开发研究状况。
2 卫星信号模拟器研究的技术现状及发展趋势
2.1 卫星信号模拟器技术现状
从现在的市场发展状况可以看出卫星信号模拟器的发展模式, 主要有下列两种。
1) 基于软件的模式:在这种运营模式下, 所有和导航相关的信息和信号都是通过计算机处理获得, 包括对各种模型的数据和信号都是通过计算机软件进行计算处理后, 存储在相关设备中进行保存。
2) 基于软硬件结合的模式:在这种运营模式下, 计算机软件主要负责整理和计算相关的信息与信号, 然后运用与信号相一致的参数控制硬件对整理的信息进行分析, 发射出卫星信号。北京航空航天大学张其善等研究开发的高动态信号模拟器就是运用了这种模式。卫星信号模拟器的这两种形式都存在各自的优点, 对我国卫星信号模拟器的研究和发展有很大的帮助。
2.2 卫星信号模拟器发展趋势
卫星信号模拟器是一个全新的系统装置, 就目前来看, 其功能还无法满足所有用户同时接受信号的要求, 还有很多关键技术不够成熟, 需要进一步进行完善。对于目前卫星信号模拟器存在的问题和缺陷, 对未来卫星信号模拟器进一步发展我们需要做到以下几点:开发使用多模卫星信号收集整理功能, 对于多模卫星接收机的GPR功能、定点收索能力进行验证和测试;监视和掌控接收机在高频率环境中对信号收集、跟踪和识别的能力, 特别是在频率突然变化的状态下对卫星信号进行准确的定位与识别;运用仿真器发射一种专门跟踪一些特殊信号的装置, 对接收机系统程序的分析准确程度进行更加科学有效的验证。建立不同类型的误差模型, 然后根据对误差模型进行具体细致的实验与测试, 并根据实验所得结果逐渐完善各种误差模型, 使信号模拟器的工作环境与具体效果相互对应;减少接收机运动模型在工作过程中的误差和错误。除此之外, 可以根据实验所得结果增加信号接收机对多种错误信息的识别和筛选;另一方面, 则根据信号模拟器的运动轨迹对数据构建进行筛选和识别;使卫星导航的定位与追踪功能得到更新和升级。在开发研究定位与跟踪卫星信号模拟接收器方面, 为跟踪和定位导航计划的检验和测试提供经验和方法。选取正确有效的差分信息整理收集方案, 充分发挥出信号模拟器的测量系统功能, 使天线模型功能更加完整。并着重研究天线方向敏感程度及覆盖面积对信号的干扰问题, 构建出科学有效的数学模型, 从而对天线信号的敏感程度进行深入研究, 分析不同载体形态对卫星信号的接受方式。有些信号载体在飞行测试期间姿态角变会随着时间的变化而改变, 使得接收机天线对空间的覆盖面积也出现一些错误的判断, 严重的时候就会导致部分或全部卫星无法正常接受和处理信号。
3 结语
我国关于卫星信号模拟器的研究还处于初级阶段, 虽然进展显著, 但是还有一些技术性问题尚未突破, 在下一阶段, 需要针对卫星信号模拟器的技术规范与指标要求进行深入研究, 促进卫星信号模拟器技术水平的提升。
摘要：详细介绍卫星信号模拟器在国内外的研究状况, 总结得出一些相关的理论知识, 根据这些理论知识对卫星信号模拟器未来的发展趋势进行详细的探讨。
关键词：卫星信号模拟器,技术研究,应用
参考文献
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一种雷达中频信号模拟器设计 篇6
在教学中, 由于某型雷达缺乏海洋环境, 没有海面目标, 给实际的操作训练带来很大的局限性, 基于此, 研发了与某型雷达相配套的中频回波模拟器, 使雷达不开发射机的情况下, 便能实现对目标的观察与操作。另一方面为雷达信号处理系统提供了信号源, 在教学过程中, 便于观察信号处理系统对中频信号的处理过程, 甚至可以作为信号处理系统的性能测试和改进信号源使用, 具有较好的应用前景。
本设计采用通用微机与中频模拟器结合的方式。上位机进行目标类型、航向、航速、航迹等参数设定, 并将相关数据送往模拟器数据处理模块, 产生相应的目标回波信号;另一方面通过上位机可以选择不同的海杂波模型, 从而通过专门模块产生海杂波信号, 而后将目标回波与海杂波信号合成一路送往信号处理系统。
2 系统硬件组成
图1为本模拟器的硬件都成框图。
上位机由一台笔记本电脑和终端控制软件组成, 终端软件可输入目标初始参数信息 (运动目标航迹、速度、类型) 及杂波信息等, 提供给DSP, 由DSP产生回波实时参数。同时, 终端软件具有P显功能, 能够显示实时态势, 便于教学、训练使用。
DSP模块完成与上位机之间的通信, 接收上位机传输来的控制数据、目标初始参数等, 完成对目标实时参数 (回波延时、出现方位、幅度等) 的计算, 并对CPLD、DDS、数控衰减器进行控制, 产生逼真的目标回波信号。另一方面控制海杂波信号支路产生指定功率谱的杂波信号, 用来模拟海杂波。
CPLD主要用于数据缓冲, 提高系统的实时性, 具体过程为:利用DSP内置程序算法完成目标回波参数的实时计算, DSP计算下一重频周期目标的参数数据及控制字, 并将其输入缓冲队列, 而当前重频周期的各目标参数数据及控制字由CPLD控制逻辑来完成。即在CPLD有两个参数队列:一个队列内存放当前重频周期内要写入的参数, 另一个队列存放下一重频周期内要写入的参数, 在同步脉冲的控制下, 两个队列轮流工作, 如图2所示。
DDS模块在DSP的控制下产生指定参数的线性调频信号。DDS技术与传统的模拟式回波产生相比, 具有频率分辨率高、相位噪声小、稳定度高, 易于调整和控制灵活等优点, 特别适合用于各种复杂波形的产生和模拟, 因而在通信、电子测试等领域已经得到广泛运用。本设计中采用AD9854芯片, 它可以产生信号的最高频率为120MHz, 频率精度为10-6Hz, 具有single-tone、chirp、FSk、ramped-FSK、BPFSK五种工作模式, 能够灵活生成包括线性调频、非线性调频、相位编码、移频键控在内的多种信号波形[1]。满足本雷达所需要的线性调频信号的需求, 能灵活的对回波的目标特性进行控制, 具有较好的可编程性。DDS结构及工作流程如图3所示。为了提高系统的实时性, 降低由于目标航迹交汇等产生的计算量增加, 采用一块单独的DDS用于产生海杂波信号, 一块DDS只用于产生一个目标回波, 实际制板时, 4块DDS芯片位于一款印制板, 也就是说对于目标DDS印制板, 每增加一块可以增加四个目标回波, 在应用中, 可以根据需要和成本增加目标DDS印制板的数量。
数控衰减器在DSP的控制下, 对目标按照距离远近进行幅度上的增益控制。根据雷达距离方程, 雷达回波的强弱与距离的4次方成反比。因而雷达回波有较大的动态范围。在本设计中, 直接使用宋衰减芯片, 是对目标的衰减控制方便灵活。在型号选用上, 选用了AD8324芯片, 它采用模拟放大器和数控的电阻衰减网络实现对信号的步进增益控制, 其8位串行控制字使增益调节方位达到59d B, 步进为1d B/LSB, 在整个增益变化范围内, 信号最大带宽为100MHz[2], 作为一款低噪声、低失真、低功耗、低成本、大动态范围的数控增益放大器, 满足系统要求。
杂波信号产生模块产生具有指定功率谱的杂波, 用来模拟海杂波。雷达所接收到的回波可以理解为大量独立单元反射的合成[3], 它们之间具有相对的运动, 其合成回波具有随机的性质。其由于杂波的内部运动, 各反射单元所反射的多普勒频率值不同, 这就引起杂波谱的展宽。对于回波模拟器来说, 感兴趣的是杂波的功率谱, 所以我们只需要产生具有指定功率谱的杂波即可。
中频信号合成单元采用用于将杂波及目标回波相加合成一路信号, 得到最终的模拟中频信号。
图4为本系统产生的单一模拟活动目标某一时刻回波。
3 结语
本系统在设计时综合利用DSP、DDS、数控衰减等技术, 在上位机通过绘制目标航迹, 设置目标参数, 可以产生多种类型目标回波, 控制灵活多样, 通过实装验证, 回波信号逼真, 满足训练需求。本系统甚至可以用来作为信号干扰源使用, 将模拟产生的各种干扰信号, 雷达开发射机的实际回波信号, 在中频端进行相加, 再送往信号处理系统, 便可展开雷达反干扰训练, 或者用来测试雷达的抗干扰能力。总体来说本系统有较高的使用价值和广泛的用途。
参考文献
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某模拟器的虚拟信号产生方法研究 篇7
研华PCI-1721是一款高性能的PCI模拟量输出卡, 每个模拟量输出通道都带有一个12位的双缓冲器DAC。此输出卡具有许多强大的独特功能, 比如最大更新速率为10 MHz的波形输出功能、自动校准功能和板卡ID等。PCI-1721是要求高速连续模拟量输出或实时波形输出应用的理想选择。
在某模拟器中大量使用到高速连续模拟量输出或实时波形输出, 深入研究此板卡的模拟信号产生方法很有必要。
1 PCI-1721的主要特点
PCI-1721具有以下特点[1]:
自动校准功能 通过使用校准程序可以提供自动校准功能。PCI-1721 内建的校准电路对模拟量输出通道中的增益和偏移误差进行修正, 无须调整外部设备和用户设置。
PCI总线数据传输 研华PCI-1721支持PCI总线DMA (Direct Memory Access) 功能用于高速数据传输和无间隔的模拟量输出。通过设置PC的内存, PCI-1721可执行总线数据传输, 而不需要 CPU 的干预, 可使 CPU 去执行其他更重要的工作, 比如数据分析和图形操作。这种功能允许用户全速使用所有的I/O功能且不丢失数据。
系统重启动后保持输出值 用户可以单独将4个通道的输出设为不同的范围:0～+5 V, 0～+10 V, -5～+5 V, -10～+10 V, 0～20 mA或4～20 mA, 所有范围都可以通过软件进行选择。当系统热重启动 (电源不关闭) 时, 根据跳线设置, PCI-1721能够保持上一次的模拟量输出设置或输出值, 或者返回到默认配置。这种特有的功能能够避免在系统意外重启动过程中的误操作带来的危险。
板卡ID 研华PCI-1721带有一个DIP拨码开关, 当计算机机箱中安装了多块PCI-1721板卡时, 可使用此开关来定义每个板卡的ID。当用户使用多块PCI-1721板卡构建自己的系统时ID设置功能将极为有用[2]。如果板卡的ID设置正确, 用户就可以很方便地在硬件配置和软件编程过程中区分和访问每块板卡。
卡上 FIFO (先入先出) 存储器 研华PCI-1721卡上提供了FIFO (先入先出) 存储器, 可存储1K D/A转换值。
可编程定时器/计数器 通过使用卡上的可编程计数器/定时器, PCI-1721提供了可编程的定时器和计数器, 用于为D/A变换提供触发脉冲。定时器/计数器芯片为82C54, 含有3个16位10 MHz时钟。其中有一个计数器作为事件计数器, 用来对输入通道的事件进行计数。另外两个计数器级连在一起, 用作脉冲触发的32位定时器[3]。
波形模拟量输出 研华PCI-1721提供4路模拟量输出通道。它们均可产生连续的波形输出, 对一个模拟量输出通道可产生每秒10 ms的数据输出, 用户也可以对波形数据存储在卡上的FIFO中, 这样可以产生循环的波形输出。PCI-1721卡上的FIFO可以存储2～1 024个波形采样。
2 信号连接
在数据采集应用中, 为了达到准确测量并防止损坏应用系统, 正确的信号连接是非常重要的。要正确连接模拟信号的输出连接, 首先要了解它的管脚。PCI-1721有一个68芯I/O接口, 管脚图如图1所示。
PCI-1721提供4个模拟量输出通道, VOUT0～VOUT3, IOUT0～IOUT3, 可以使用内部提供的-5 V/-10 V的基准电压产生0～+5 V/+10 V的模拟量输出, 也可以使用外部基准电压REF_V0～REF_V3, 外部基准电压范围是-10～+10 V, 比如外部参考电压是-7 V则输出0～+7 V的输出电压。连接方法如图2所示。
3 应用中的虚拟信号产生
在某模拟器中使用了PCI-1721, 该模拟器系统主要由仿真机柜和计算机组成[4]。其中, 仿真机柜包括两个监测单元、两个收发单元、控制转换单元及天监单元6部分。其中监测单元主要实现:模拟机动16项技术指标的数码管循环显示及点亮相应指示灯;模拟“手动、自动、监测”3种工作状态的转换;“清零、步进、脉冲率/总数、报警控制、识别、波道号选择及电源”开关状态;模拟电源、报警、识别指示灯;模拟15/135 Hz方位调整等功能。在这里需要模拟产生移相器输出的正弦信号以及方波产生器产生的方波。具体的较简易的实现方法如下[5]。
使用PT_FAOWaveFormStart配置模拟量输出通道等信息, 使用模拟量输出函数 (DRV_FAOWaveFormStart) , 通过DMA方式实现模拟量波形输出。
(1) 单击Setting菜单弹出如下的设备选择对话框, 从中选择板卡, 如图3所示。
(2) 单击Select按钮, 弹出如下的设置对话框, 如图4所示。
Pacer Rate:脉冲频率, 默认值10 000 Hz;
Conv.#:D/A转换的点数, 默认值2 048;
Wave Count:波形数, Pacer Rate=Wave Count* (Period) Point的整数;
Triggering:触发方式, Internal指内部触发;External指外部触发;
Event:事件, 是否允许设置事件来编程 (只是对中断和DMA方式来讲) 。
(3) 设置完毕后, 单击Waveform菜单弹出如图5所示的设置对话框。
Waveform for CH0 Buf:CH0 Buf中的波形设定;
Waveform:输出波形选择;
Magnitude (V) :幅值, 默认值2.00 V;
Offset (V) :偏移量, 默认值2.00 V;
Period (points) :每周期输出的点数, 默认值是2 048点。
(4) 波形设置完成之后, 执行程序即可实现波形输出。
4 结 语
在具体的应用中可以发现, PCI-1721板卡可以较好地实现四通道的高速连续模拟量输出或实时波形输出, 功能强大且使用比较简便。尤其在某模拟器的设计和实现中发挥了很好的作用, 较好地实现了该模拟器中需要实现的局部功能。
参考文献
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信号模拟器 篇8
随着导弹技术的发展,精确制导武器逐步成为现代战争的主要武器之一。精确制导武器的打击精度主要依赖于导引头的制导精度,为提高导弹打击精度,对雷达导引头的高分辨能力提出了更高的要求。提高距离分辨率可采用宽带信号处理技术,提高方位分辨率的方法主要有合成孔径雷达(SAR)成像和多普勒波束锐化(DBS)成像技术等[1]。基于高实时性及工程实现难度低的优势,目前DBS成像技术在弹载平台上获得了广泛工程应用[2]。
雷达导引头研制阶段对DBS成像算法评估验证,外场试验和调试成本较高[3,4],且对于一些边界条件的验证也无法实现。在实验室内采用DBS回波信号模拟器可缩短研制周期,降低研制成本。
对常规雷达导引头的考核,目标模拟器仅需要模拟目标的距离信息;对于应用DBS技术的高分辨雷达导引头,模拟器则需要模拟目标的距离和方位信息。为实现不同方位不同距离目标回波信号的模拟仿真,本文结合DBS成像技术和回波信号模拟理论,设计了一种基于FPGA和DSP硬件实现的DBS回波信号模拟器,应用于雷达导引头DBS成像技术的性能评估及仿真验证。
1 雷达导引头目标回波信号模型
首先简要介绍目标回波信号模拟理论,雷达发射的脉冲信号照射到目标,脉冲信号经过时间延迟、幅度和相位经过目标后向散射系数调制即得到目标的回波信号[5,6]。
假设雷达发射的脉冲是线性频率调制脉冲:
式中:A(t)为脉冲幅度;τ为脉冲宽度;ω0为载频;μ为线性频率调制系数;t为时间;rect(·)是矩形函数。
由此可得目标的回波表达式为:
去载频后得到的视频回波信号表达式为:
式中:td是雷达与目标之间的延迟时间;b为点散射体的幅度,其受空间传输距离、单元后向散射系数及天线方向图等因素影响;R为目标斜距;i为单元距离向指数;j为单元方位向指数;λ为信号波长;exp[-j4πRij(nTr)/λ]为多普勒分量,它决定方位分辨率;n(t)为噪声信号。
2 回波信号模拟器的设计
2.1 总体设计思路
目标模拟器主要用于目标回波信号的模拟,目标模拟需要提供目标的电磁特征[7],包括信号的幅度、相位、频率、延迟时间及到达角度。模拟器输出为视频回波信号,经信号源上变频为射频信号后输出。
模拟器主要由DSP,FPGA以及D/A模块实现,通过计算机控制界面输入雷达导引头的特性参数,由DSP处理模块完成时间延迟和多普勒频率的计算。通过数据总线将数据下发到FPGA,由FPGA模块完成对雷达发射信号的调制运算。发射信号的波形数据用Matlab仿真产生,在FPGA设计时通过IP核调用存入ROM中。D/A模块主要完成输出信号的数/模转换。模拟器硬件实现框图如图1所示。
模拟器设计n个通道,模拟n个方位,每个通道上可设置m个不同距离的目标,即实现n×m个点阵目标的模拟。通道i的信号设计框图如图2所示,其中多普勒频移fd1及距离延时控制由DSP处理模块根据计算机控制界面输入数据计算得到;距离延时控制实现计算机控制界面输入的距离信息的转换,其他目标的位置通过固定延迟1,2,…,m来控制,最后通过求和即可实现同一方位不同距离目标回波信号的叠加。不同通道信号产生框图如图3所示。
2.2 目标信号、噪声产生模块的设计
信号的波形数据用Matlab仿真产生,在FPGA设计的时候通过IP核调用存入ROM中,为了完成多种回波信号的模拟,分别将脉冲信号、线性调频信号和非线性调频信号存于3个ROM中,如图4所示,控制模块用于接收DSP的控制信号,选通相应的发射信号。
在雷达系统中存在着许多噪声源,包括外部噪声与接收机噪声,它们的和形成了回波中总的噪声。通常,可将噪声看作高斯白噪声[8]。实际上,所有情况下的噪声都看作是在接收信号s(t)上进行相加的高斯白噪声。本设计叠加了高斯白噪声。
2.3 多普勒频率的设计思路
对模型进行简化,假设俯仰角β=0,那么:
由上式可知,在方位角α确定时,fd也是一个定值,这种定值的设计在FPGA中是通过DDS混频来实现的。多普勒频率调用Xilinx的IP核DDS产生。
3 模拟结果分析
模拟器参数设置:导弹平台速度为300 m/s;目标所在方位角分别是59°,60°,60.5°,61°;选用8 μs非线性调频信号;设置四个通道,每个通道上五个目标距离间隔为150 m;对模拟器进行试验验证,试验过程中采集的回波数据如图5所示,1路为帧同步信号,2路和3路分别为I,Q两路信号。
将试验时采集到的数据导入到Matlab,进行脉压和FFT处理[9,10,11],结果如图6所示。
选择同样的参数,用Matlab模拟回波信号,并且进行信号处理,得到FFT处理后的灰度图如图7所示。
经过仔细对比,理论仿真与采集数据的处理结果基本一致,从而验证了所研制模拟器的正确性。由于噪声的缘故,在0通道会积累一定的幅度,从图7可以看出来。
4 结 语
目标回波信号模拟器是雷达导引头研制和调试阶段的必备工具。本文设计的目标回波信号模拟器,实现了不同方位不同距离目标回波信号的模拟仿真,并通过与理论仿真结果对比分析,验证了模拟器设计的正确性。该模拟器已成功应用于导引头研制阶段评估验证DBS成像算法,并获得了较好的效果。
摘要：半实物仿真是雷达导引头研制过程中性能评估及验证的有效手段,为实现在实验室内对雷达导引头DBS成像算法的评估验证,设计一种基于FPGA和DSP硬件实现的DBS回波信号模拟器,实现了目标方位上回波信号的模拟。模拟器的数据采集结果经DBS成像处理后,与理论仿真结果进行对比分析,验证了所设计雷达导引头DBS回波信号模拟器的正确性。该模拟器已成功应用于导引头研制阶段DBS成像算法的评估验证。
关键词：雷达导引头,DBS,回波信号模拟器,半实物仿真
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信号模拟器 篇9
关键词：雷达告警设备,射频信号模拟器,分频功率,谐波抑制
0 引 言
随着新体制雷达相继问世,现代雷达大都采用了以捷变频和相干信号处理等为代表的新技术,反干扰措施越来越完善,对这些体制的雷达实施干扰越来越困难。电子对抗技术的发展和新电子对抗设备的研制迫切需要一种能提供多种特殊雷达信号的设备,以适应这种发展变化[1,2]。复杂可编程逻辑器件(CPLD)技术是引起电子数字系统的设计方法发生突破性变革的技术。相对于以往的利用固定功能的大规模集成电路来实行搭积木的设计, CPLD的优势在于:系统小型化、低功耗、开发周期短,开发软件投入少; 更重要的是自上而下的设计方法大大降低了设计难度[3,4]。
文献[5]提出了一种通用搜索雷达模拟器的设计,通过设置和加载不同体制雷达参数和软件,实现多种搜索雷达的模拟;文献[6]探讨了一种应用EPP协议进行模拟器与外部计算机进行数据传输的设计方法,该模拟器设计功能与文献[1]提出的通用雷达模拟器是一致的。文献[7,8]讨论的都是应用DSP实现实时雷达信号模拟器的方法。
1 电子对抗接收机的工作特性
电子对抗接收机的工作步骤是:截获与武器相关的辐射信号;从截获到的其他信号中分离出这些信号;测量所选信号的参数;将信号的参数与存储的威胁参数相比较,识别与这些信号相关的传感器类型;根据识别出的传感器,确定武器类型。如图1所示。
截获的每个脉冲必须与其他所有截获到的脉冲相比较,以确定它们是否来自于同一部雷达。实现这一步通常要用得到的参数包括中心频率(或载频)和到达角(AOA)。AOA是一个相对稳定的参数,因为辐射源不会迅速改变其位置,就是机载雷达也不能在与脉冲重复频率(PRF)相关的几毫秒时间内大幅度改变其位置。
测量雷达的脉冲参数包括载频(RF)、脉冲幅度(PA)、脉冲宽度(PW)、到达时间(TOA)、到达角(AOA)。TOA的测量是通过参照一个内时钟测量脉冲前沿得到。通过多个TOA可确定PRF或它的变化样式(来自于特定辐射源PRF的增加通常表示从搜索状态转换到跟踪状态),当频率捷变时会用到的参数还要包括PW和TOA的差值,即采用频率、PRF和PW的三维分选。
2 系统设计与实现
系统主要由显控单元、电源单元、射频控制单元、天线单元、远程控制单元和充电电源组件组成,可与外部PC机实现数据加卸载。如图2所示。
2.1 显控单元
显控单元由PC104、OLED显示器、MCU、系统控制信号产生模块CPLD等部分组成。各模块采用金属外壳屏蔽封装。控制单元与信号转接板采用印制板叠层连接,信号通过板间连接器连接传输。
MCU一方面实现与上位计算机的通信或接收操控面板的操作指令;另一方面实现对CPLD控制。CPLD主要是根据MCU的指令,根据不同的模拟目标,产生不同的系统控制信号、不同的信号选通信号和不同的调制信号。控制单元的方框图如图3所示。
MCU采用Philips公司的P89LPC936FDH微控制器。MCU的主要功能之一是接收信号。一方面通过异步串行通信接口接收来自远程计算机的指令并回传相应数据,完成与上位计算机的通信和人机对话;另一方面检测操控面板的按键指令,完成通用验证设备各种既定信号的模拟操作和各种现场临时需要的特殊信号的模拟操作。
MCU的主要功能之二是发送指令信号。MCU根据接收到的上位计算机或操控面板不同的操作指令,向CPLD发送相应的操作执行指令,最终完成设备工作模式的切换、系统参数设置及其各种信号模拟功能的实现。
这样计算机不仅可以通过RS 232总线控制系统控制信号和指令信号产生模块输出的各种视频信号,同时可以直接更改控制电路中E2PROM的雷达参数数据,使通用验证设备能产生不同参数的模拟雷达信号。
CPLD选用Xilinx公司的 XC2C384芯片,共两片,采用主从工作模式。MCU仅对主CPLD进行寄存器读写操作,主CPLD对从CPLD提供控制信号使其完成部分功能。通过跳线可以选择单独对主CPLD或从CPLD进行供电,提高了CPLD程序加载的安全性。为满足对脉冲宽度和脉冲信号频率的误差要求,CPLD全部使用40 MHz的外部时钟。
CPLD主要实现计数器和组合逻辑的功能。CPLD依据接收到的、由MCU输出的指令和数据对已写入的寄存器参数进行调用或调整。如果CPLD只收到调用指令,则CPLD根据已装入寄存器的数据输出与装订数据相应的控制信号,对射频单元产生的信号进行调制和控制,模拟产生相应的雷达模拟信号;如果CPLD收到新的装订数据信号和指令,则CPLD根据新收到的数据对已装入寄存器的数据进行修改,调整输出脉冲信号的周期和脉宽、控制信号的逻辑组合关系,输出与新装订数据相应的控制信号,对射频单元产生的信号进行调制和控制,模拟产生相应的雷达模拟信号;同时处理外部按键事件。
2.2 射频单元
射频单元由4～8 GHz频率源、三选一开关滤波器组件和功率放大器三部分组成,其方框图如图4所示。
其中4～8 GHz频率源模块接收由控制单元送来的频率码,产生该频率码对应的频率信号;该频率信号,通过分频和倍频获得2～16 GHz频带内,能够以1 MHz步进的连续可调的信号,分为3个频率段由三个输出口输出。三路信号经“三选一开关滤波器组件”进行滤波、脉冲调制和输出选择后,有一路信号被选择后送功率放大器进行功率放大,最终输出一个要求的频率信号。
例如,由控制单元送来一组频率码,要求频率源产生一个3.50 GHz的信号,这时频率源将产生一个频率为7 GHz 的点频信号,经分频器分频产生一个3.50 GHz的信号,由2～4 GHz信号输出口输出,送开关滤波器组件的2～4 GHz信号输入口,经滤波器滤波,脉冲调制和输出选择,最终送功率放大器放大。如果由控制单元送来一组频率码,要求频率源产生一个15 GHz的信号,这时频率源将产生一个频率为7.5 GHz的点频信号,经倍频器倍频产生一个15 GHz的信号,由8～16 GHz信号输出口输出,送开关滤波器组件的8～16 GHz信号输入口,经滤波器滤波,脉冲调制和输出选择,最终送功率放大器放大。如果由控制单元送来一组频率码,要求频率源产生一个5.5 GHz的信号,这时频率源将产生一个频率为5.5 GHz 的点频信号,直接由4～8 GHz信号输出口输出,送开关滤波器组件的4～8 GHz信号输入口,经滤波器滤波,脉冲调制和输出选择,最终送功率放大器放大。
2.3 天线单元
天线单元由一个2～16 GHz宽带天线组成。在结构上,天线安装在设备的前端天线罩内。
天线采用的是双脊角锥喇叭天线,具有工作带宽宽、体积小等优点。
2.4 电源单元
系统电源单元采用两种方式供电。
(1) 外部直流电源供电(DC 27 V±2.7 V)
(2) 采用可充电电池供电(12 V)
系统电源单元的构成包含以下几个部分:可充电电池、电源管理器、电源变换器等。
对于外部直流供电电源,设计防电源极性连接错误保护电路。系统电源单元的组成原理如图5所示。
2.5 软件
分为人机界面系统软件和系统软件。
人机界面系统软件主要完成人机交互功能,用户通过工作软件界面,设定欲模拟的各种雷达信号及其相关参数,根据每部雷达的天线扫描参数计算出幅度衰减码,由于每一部雷达信号需要设置的参数较多,为快速方便地设置雷达信号参数,建立常用雷达数据库,用户可从中直接选择要产生的信号,也可对所选信号进行修改,可自己定义雷达信号并添加到数据库中,这样可方便地根据不同要求进行设置与调整。
系统软件分内部控制软件和外部控制软件。系统软件流程见图6。
系统主控程序启动后,系统进行初始化并完成系统开机自检。然后用户选择自动或手动操作,手动操作时,操作员在操控面板上选择和输入各项模拟参数,然后启动系统运行;选择自动操作时,系统自动装入模拟雷动数据,并启动系统运行。当设备工作在“自动”模式时,设备可以自动按照预先排定的顺序一个一个的发送信号,每个信号发送时间约为10 s,循环发送。这样只要操作员先架好验证设备,并将其设置在“自动”模式时,就可以一个人完成对电子对抗设备的功能性检查。
当设备工作在“手动”模式时,可以通过按键选择设备发送的雷达模拟信号,也可以现场编辑雷达模拟信号的样式,以详细测试机载自卫电子对抗装备对此信号的接收状况。当设备工作在“手动”模式时,可以通过按键选择设备发送固定的、单一的信号;也可通过按键选择设备发送组合信号。
3 结 语
本文设计了一种通用雷达射频信号模拟器,测试结果表明:该模拟器具有宽频带工作特性,可实现各种雷达特征信号的预编辑功能,人机界面友好,能有效完成对电子对抗装备的验证,是一种实用性很高的便携式雷达信号模拟器。
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