斜射式超声波跨金属厚壁无线通信系统

跨金属无线传输是超声波通信的重要应用场景之一。实际应用中超声波在金属/超声波换能器界面处因反射而造成回波干扰是这类通信系统的天然缺陷。尽管利用回声消除技术能一定程度地克服回波干扰,但这需要调用大量电路硬件或计算资源。该文在超声波跨金属厚壁通信系统中摒弃传统的直射式探头而选用入射角为45°的斜射式探头作为超声波发射和接收换能器,由于斜射式探头偏转了超声波在金属信道内的反射路径,从而大幅降低换能器接收到的回波。在不进行回波消除的前提下,以STM32为主控芯片和自制信号调理电路搭建了一套斜射式超声波跨金属厚壁无线通信系统,同时将之与选用直射式探头作为超声波换能器的通信系统进行对比验证。研究表明,在接收信噪比方面斜射式系统(19.52 dB)远优于直射式系统(9.24 dB),在穿透60 mm的厚铝板时系统实时通信速率达到1.2 Mbit/s,并可实现实时声频传输。     

交通监控视频压缩与网络传输系统设计

针对现有交通监控视频中采用的H.264算法复杂度高、运算量大、误码跨帧传播等问题,提出了基于专用编解码芯片ADV212硬件实现JPEG2000标准的视频压缩传输系统的设计方法。设计以ADV7180对PAL制式模拟视频进行采集,以ADV212完成对采集后视频数据的压缩处理,最后通过DM9000A实现对压缩数据的以太网传输。FPGA作为系统主控,主要实现对各芯片的初始化及逻辑控制。实验结果表明,在保证压缩图像具有较高峰值信噪比的情况下,系统对速率为166Mbps的视频图像进行压缩处理后输出速率为8Mbps,有效减轻了网络传输带宽压力,且便于网络终端进行视频数据存储。同时系统还具有集成度高、体积小、性价比高、压缩比可调等优点,支持多种视频监控场合使用。     

基于Mjpg-streamer的移动视频监控系统设计

为了满足视频监控的需求,设计并实现了一种基于Mjpg-streamer的嵌入式无线网络视频监控系统,以S3C6410作为核心处理器,使用CMOS摄像头OV9650作为视频采集设备,通过无线方式传输经过H.264压缩后的视频数据;重点阐述了在开源视频服务器软件Mjpg-streamer的框架结构下实现视频采集和H.264硬编码过程;最后以Android手机作为视频接收显示终端对系统进行测试,传输视频清晰、流畅,系统稳定、可靠,具有良好的扩展性和易用性。     

基于无线C/S模式的嵌入式图像采集系统设计

为增加视频监控的多样性,设计并实现了一种基于C/S模式的嵌入式无线视频监控系统;该系统以A20-ArmPC一体板作为服务器,以UVC图像传感器作为视频采集设备,通过无线网络传输视频数据,最后以PC作为客户端接收数据并予以显示;结果证明本设计稳定可靠,视频清晰流畅,在视频监控领域具有推广和使用价值。     

焦平面图像红外无线传输系统中边沿位置调制的低功耗实现

在焦平面图像红外无线传输系统中,通过引入边沿位置调制(EPM)方式来代替传统的脉冲位置调制方式,提高了传输带宽效率。提出了基于反熔丝FPGA的EPM调制低功耗实现方案,包括输入接口、缓冲器与RLL(5,12)编码状态机的设计,以及数据恢复、脉冲提取等EPM解调关键技术的解决方案。实验系统利用EPM调制方式,在24MHz带宽条件下实现了320×240像素视频数据的低功耗红外无线实时传输,促进了焦平面图像红外无线输出的进一步实用化。     

基于DM8168的小型机载视频记录仪设计

针对飞行器搭载相机视频存储和传输的需求,设计了一种基于异构多核处理器DM8168的小型机载视频记录仪。首先,基于DM8168和FPGA处理器设计小型化低功耗的硬件系统;接着,基于McFW软件架构设计视频采集编码的数据流,充分发挥DM8168多核体系结构的优势,实现两路1080P60视频的采集,并且对每路视频分别进行主次码流的H.264编码;最后,采用GPMC总线,将视频码流传输到FPGA处理器,以实现本地视频存储和远程视频传输。本记录仪体积小功耗低、记录时间长、视频传输时延小,能够很好地满足飞行器多路视频记录的需求。     

基于光电振荡器的宽带射频下转换及在高清视频传输的应用

以无压缩全高清视频的光载无线传输为背景,通过研究宽带射频光子下转换技术,从而构建全高清视频的实时传输系统,其中下转换系统主要基于光电振荡器实现.由于光电振荡器的注入锁定,光微波信号中的载波信号被提取出来,并反馈至调制器,与宽带光微波信号混频,在光域实现信号下转换.实验论证了载频为10GHz,码率大于2Gb/s的信号下转换和有线无线传输.利用天线和光纤实现了距离为0.5m的无线分发和距离为10km的有线传输.本文还成功实现了1.5Gb/s无压缩高清视频信号的实时传输.实验结果表明,该系统具有大带宽、抗电磁干扰等优点,同时利用光电振荡器的自动相位跟踪技术,无须外加锁相等操作.整个下转换系统简单稳定,为高清视频的有线无线传输提供了论证和演示平台.     

基于光电振荡器的宽带射频下转换及在高清视频传输的应用

以无压缩全高清视频的光载无线传输为背景,通过研究宽带射频光子下转换技术,从而构建全高清视频的实时传输系统,其中下转换系统主要基于光电振荡器实现.由于光电振荡器的注入锁定,光微波信号中的载波信号被提取出来,并反馈至调制器,与宽带光微波信号混频,在光域实现信号下转换.实验论证了载频为10GHz,码率大于2Gb/s的信号下转换和有线无线传输.利用天线和光纤实现了距离为0.5 m的无线分发和距离为10km的有线传输.本文还成功实现了1.5Gb/s无压缩高清视频信号的实时传输.实验结果表明,该系统具有大带宽、抗电磁干扰等优点,同时利用光电振荡器的自动相位跟踪技术,无须外加锁相等操作.整个下转换系统简单稳定,为高清视频的有线无线传输提供了论证和演示平台.     

基于无线通信的激光超声测量系统

激光超声测量技术是一种重要和先进的非接触式超声测量技术.为了减少测量系统各构成部分间的电缆连接,将无线通信技术与激光测量技术的特点相结合,研究了一种激光超声无损测量系统,分析了该测量系统的原理及构成.系统用掺钕钇铝石榴石固体激光器在材料中激励超声波,压电换能器接收超声信号.该信号经系统级芯片MSP430F2274单片机放大、模数转换成数字信号,然后由单片机控制nRF905芯片进行信号的无线传输.接收部分的单片机采用RS-232-C接口标准实现与计算机的串行通信,把信号送入计算机显示记录存储和处理.结果表明该系统实现了激光超声的近程无线测量, 简化了系统的结构,传输性能稳定,对周围电子仪器干扰小,显示了很好的应用前景.     

基于现场可编程门阵列和大功率LED阵列光源的小型化水下无线光通信系统的研究与实现

针对水下无线通信高速率、远距离、低成本和小型化设备的实用需求,本文设计研制了一种高鲁棒性的基于现场可编程门阵列(FPGA)和大功率LED阵列的小型化水下无线光通信系统。其光发射机的光源采用45 W大功率LED阵列,基于FPGA实现高阶调制与编码,并设计了准直光学发射天线有效减少光束发散角,大幅度延长了传输距离。在光接收端,设计了一种基于3 mm大孔径雪崩光电二极管(APD)的自动增益控制放大和FPGA解调与信号处理的光接收机,降低了光通信系统对准的严苛要求。该系统可实现30 Mbps开关键控(OOK)信号和正交幅度调制(QAM)信号(16QAM信号)的12 m水下信道实时传输,二者的误码率(BER)分别为2.467×10^-4和3.467×10^-3。此外,该系统还实现了22 Mbps的非归零(NRZ)-OOK整形信号12 m水下+30 m空气的跨介质传输(总长度为42 m),BER为3.619×10^-4。最后,实现了12 m水下信道中接收机偏离主光轴40°之内22 Mbps OOK信号的有效接收,提高了系统的鲁棒性。     

适用于隧道环境的二元相控阵天线系统

为了满足在隧道环境中实现高速率、高质量无线通信的迫切需求,研究了适用于隧道环境的高增益天线,提出了利用二元相控阵天线系统提高隧道内信号传输质量的新方法。相控阵天线系统由两个高增益天线单元及一个移相器组成,通过移相器调整其中一个天线单元的相位,使隧道内合成电场的最小值幅值达到最大,提升信号的平均场强。仿真结果表明:与单个天线发射信号相比,在3000 m隧道轴向传播范围内,相控阵天线系统发射信号合成电场的最低电平最少提升了19.6 dB;与两个天线同时发射信号相比,最低电平最少提升了12.4 dB,取得较好分集优化效果,消除多径效应导致的深度衰落,解决了隧道环境中存在的通信问题。     

Analysis of Multi-Path Fading and the Doppler Effect for Reconfigurable-Intelligent-Surface-Assisted Wireless Networks

The randomness property of wireless channels restricts the improvement of their performance in wireless networks. As a novel solution for overcoming this, a reconfigurable intelligent surface (RIS) was introduced to reshape wireless physical environments. Initially, the multi-path and Doppler effects are discussed in a case in which a reflector was considered to reflect the incident signal for wireless communication. Subsequently, the results for the transmission signal were analyzed when a reflector was coated with an RIS. Specifically, the multi-path fading stemming from the movement of the mobile transmitter was eliminated or mitigated by utilizing an RIS. Meanwhile, the Doppler effect was also reduced to restrain the rapid fluctuations in the transmission signal by using a tunable RIS in real time. The simulation results demonstrate that the magnitude and spectrum of the received signal can be regulated by an RIS. The multi-path fading and Doppler effect can be effectively mitigated when the reflector is coated with an RIS in wireless networks.     

超声无线输能的声电转换通道设计

通过对超声无线输能系统的声电转换通道进行理论分析,利用电声传输线类比法构建了声电转换通道的一维仿真模型,并利用有限元仿真软件进一步构建了声电转换通道的有限元仿真模型,提高了模型的精确度和适用范围。进行了超声无线输能的实验,并将仿真结果与实验测量结果进行对比,仿真模型的有效性得到验证。利用所建仿真模型分析了负载阻抗对系统能量传输效率的影响规律,对声电转换通道进行了优化,确定了系统的共振频率和最佳负载阻抗。在以上研究基础上建立的超声无线输能实验系统,能够成功透过8 mm厚的铜板点亮20 W灯泡,能量传输效率达到57%,实验证明了利用超声透过金属板进行能量无线传输是切实可行的。      

基于自适应滤波器的大气湍流噪声抑制

为了解决大气湍流效应所引起的光无线通信系统中的衰落问题,建立了与大气湍流噪声及其它加性噪声有关的信号模型,实现了最大输出信噪比可提高3-20dB的匹配滤波器。根据最大似然比准则,推导了强度调制/直接探测(IM/DD)的光无线通信系统的最佳判决门限。采用自适应滤波器实现了对探测门限中所含的信号和湍流的统计值的预测,该自适应门限探测技术对大气湍流噪声有很好的抑制作用,在强湍流情况下,可降低系统的误码率到10-5以下。     

Pulse-echo NDT of adhesively bonded joints in automotive assemblies

A new method for the detection of void-disbonds at the interfaces of adhesively bonded joins is considered. Based on a simple plane wave model, the output waveform is presented as a sum of two responses associated with the reflection of the ultrasonic wave at the first metal-adhesive interface and the second metal-adhesive interface, respectively. The strong response produced by the wave reverberating in the first metal sheet is eliminated through comparison between the pulse-echo signal measured at the area under the test and reference waveform recorded for the bare first metal sheet outside of the joint. The developed decomposition algorithm has been applied to the study of steel and aluminum samples having various adhesive layer thicknesses in a range of 0.1-1mm.     

基于CC2530的无线温度传感器网络的设计

传统的有线温度测量由于线路复杂常存在造价昂贵、信噪比低等问题,为解决这些弊端,设计了一种基于 CC2530和 ZigBee 协议的无线温度传感器网络,硬件结构非常简单,更有利于狭小空间下的温度监测。该系统使用DS18B20数字温度传感器对环境进行温度测量;以射频芯片CC2530为核心,使用其标准的增强型8051 CPU对数据进行处理与控制;使用ZigBee协议建立无线通信网络,将测得的环境温度通过LCD显示。最后,通过实验测试证明该系统可以有效地测量不同地点的温度并无线组网,能够实现低功耗、高精度、远距离的无线传输。     

高速Cameralink视频信号的光纤传输系统设计

针对目前常用的Cameralink视频信号的光纤传输方案系统结构过于复杂的问题,提出一种基于MAX9249/MAX9268的Cameralink视频信号的光纤传输方案。在发送端利用MAX9249实现Cameralink视频信号解串行化、编码、串行化,得到光模块驱动信号CML;在接收端利用MAX9268实现CML信号解串行化、解码、串行化,得到Cameralink视频信号,并对光收发模块的设计与选型作了详细阐述。用示波器抓取发送端和接收端高速串行信号的眼图,结果比较清晰,眼睛张开度大,发送端的Q因子为24.46,满足发送端大于12的要求,接收端Q因子为8.13,满足接收端大于6的要求。计算机采集的实时画面,经过10 min传输无明显可视的像素噪点,验证了该传输方案的可行性和有效性。     

A realization of digital wireless transmission for MRI signals based on 802.11b

In this paper, a digital wireless transmission system based on 802.11b standard for magnetic resonance imaging (MRI) application is designed and built for the first time to eliminate the interference aroused by coil array cables. The analysis shows that the wireless receiver has a very high sensitivity to detect MRI signals. The modulation technique of differential quadrature phase shift keyed (DQPSK) can be applied to MRI data transmission with rate of 2 Mbps and bandwidth of 2 MHz. The bench test verifies that this wireless link has a dynamic range over 86 dB supporting up to 3 T MRI system data transmission. The 2D spin echo imaging of phantom is performed and the SNR of the image obtained by the wireless transmission can be comparable with that got by the coaxial cables.     

无线光码分多址中一种改进的盲多用户检测算法

干扰消除是无线光码分多址(CDMA)通信系统中的一项关键技术。分析了基于递归最小二乘(RLS)算法的盲多用户检测算法的原理及性能,并将其应用于采用光正交码的无线光CDMA系统中。讨论了该系统中遗忘因子的选取原则及其对算法的收敛性和系统误码率性能的影响。为了克服固定遗忘因子所带来的矛盾,提出了一种改进的变遗忘因子RLS盲多用户检测算法,并对遗忘因子进行了修正。结果表明,采用改进的方法后系统能获得较快的收敛速度和跟踪速度,收敛时的估计误差也较小,而且信号干扰比由传统算法的6dB提高到9dB。说明采用变遗忘因子的RLS算法不仅适合于采用光正交码的无线光CDMA系统,而且跟踪期望用户信号的性能良好。