两路信号分离模拟器设计
一、任务：
设计一个信号分离模拟器用于分离两路数字信号1x ，2x 如图一所示：
1121122122h h x x h h ????
=+????????
y =Hx +w +w
其中12[ ]T x x =x 为2ⅹ1发射信号矢量，使用BPSK 对极信号，在传播中两路数字信号 1x ，
2x 发生混叠，并受到噪声的影响，接收时只能获得混叠后的信号12[ y ]T y =y 。在设计中
由图中的数字信号发生器产生，对应于数字信号1和数字信号2.11122122h h H h h ??
=?
?
??
为信道增益矩阵，由图中的放大器1，2, 3, 4模拟，12[ ]T w w =w 为2ⅹ1的噪声，由图中的伪随机信号发生器模拟，接收信号12[ y ]T y =y ，对应图中两个A/D 的输入信号。在CPU 已知放大器放大倍数的情况下，CPU 对两路信号进行处理，分离出发射信号两路数字信号 1x ，2x 。 提示：CPU 中对信号分离恢复的参考算法可选用最大似然法，信号矢量12[ ]T x x =x 的可选
集合为{}
1234[1,1],[1,1],[1,1],[1,1]T T T T
==-=--=-s s s s 满足以下准则者为合适的信号：
min , 1,2,3,4k k -=y Hs
二、要求：
1.基本要求
(1) 数字信号发生器随机产生的两路对极数字信号要求独立，同步。速率在10kbps-100kbps,
按照10kbps 可调。误差绝对值不大于1%。
(2) 设计三个低通滤波器，用来模拟传输信道的幅频特性： a)每个滤波器带内增益为1，带外衰减不少于40dB/十倍频程；
b ）三个滤波器的截止频率分别为50kHz 、100kHz 、200kHz ，截止频率误差绝对值不大于10％；
(3) 设计一个四个放大器，增益约等于1或者小于1以模拟信道的增益，为了模拟信道的独立
性，四个放大器的增益应不尽相同。但是放大器的带宽应当与上一级的低通滤波器匹配，使得上一级输出信号无相位失真的通过。 (4) 设计一个伪随机信号发生器用来模拟信道噪声：
a）伪随机信号V3 为
4512
2
()1
f x x x x x
=++++
的m 序列；
b）数据率为10Mbps，误差绝对值不大于1％；
c）输出信号峰峰值为100mV，误差绝对值不大于10% 。
(5)CPU的输入信号必须添加模数转换器，假定CPU已知放大器增益和同步信号，设计检测
算法，恢复出最初的数字信号1，数字信号2. 利用同步信号，观看眼图。
2.发挥部分：
(1)调整放大器的的倍数（但是仍然在0和1之间取值），查看CPU能否正确恢复出数字信号1，
数字信号2.
(2)要求伪随机信号发生器输出信号幅度可调，峰峰值范围为100mV-TTL 电平，通过调节幅
度，可以调节信噪比SNR。
(3)改进CPU接收算法，在尽量低的信噪比下获得更低的误码率（比如SNR=15dB, BER不超过
0.001，）.利用同步信号，用示波器对比原信号与恢复信号。
(4)若对信号发生器产生的两路数字信号，进行Alamouti编码，CPU分离出数字信号1，数字
信号2.利用同步信号，用示波器对比原信号与恢复信号。
图1：两路信号分离模拟器
三、评分标准：
GPS系统概述 GPS 是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称，而其中文简称为“球位系”。GPS是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，是美国独霸全球战略的重要组成。经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。 一、GPS构成 1.空间部分 GPS的空间部分是由24颗工作卫星组成,它位于距地表20—200km的上空,均匀分布在6 个轨道面上(每个轨道面4 颗) ,轨道倾角为55°。此外,还有3 颗有源备份卫星在轨运行。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上的卫星,并能在卫星中预存的导航信息。GPS的卫星因为大气摩擦等问题，随着时间的推移，导航精度会逐渐降低。 2. 地面控制系统 地面控制系统由监测站(Monitor Station)、主控制站(Master Monitor Station)、地面天线(Ground Antenna)所组成,主控制站位于美国科罗拉多州春田市(Colorado Spring)。地面控制站负责收集由卫星传回之讯息,并计算卫星星历、相对距离,大气校正等数据。 3.用户设备部分 用户设备部分即GPS 信号接收机。其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后，就可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率,解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据，接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算，计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。接收机硬件和机内软件以及GPS 数据的后处理软件包构成完整的GPS 用户设备。GPS 接收机的结构分为天线单元和接收单元两部分。接收机一般采用机内和机外两种直流电源。设置机内电源的目的在于更换外电源时不中断连续观测。在用机外电源时机内电池自动充电。关机后，机内电池为RAM存储器供电，以防止数据丢失。目前各种类型的接受机体积越来越小，重量越来越轻，便于野外观测使用。其次则为使用者接收器,现有单频与双频两种,但由于价格因素,一般使用者所购买的多为单频接收器。 二、GPS原理 GPS导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。要达到这一目的，卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。而用户到卫星的距离则通过纪录卫星信号传播到用户所经历的时间，再将其乘以光速得到(由于大气层电离层的干扰，这一距离并不是用户与卫星之间的真实距离，而是伪距（PR）：当GPS卫星正常工作时，会不断地用1和0二进制码元组成的伪随机码（简称伪码）发射导航电文。GPS系统使用的伪码一共有两种，分别是民用的C/A码和军用的P(Y)码。C/A码频率1.023MHz,重复周期一毫秒，码间距1微秒，相当于300m；P码频率10.23MHz，重复周期266.4天，码间距0.1微秒，相当于30m。而Y码是在P码的基础上形成的，保密性能更佳。导航电文包括卫星星历、工作状况、时钟改正、电离层时延修正、大气折射修正等信息。它是从卫星信号中解调制出来，以50b/s调制在载频上发射的。导航电文每个主帧中包含5个子帧每帧长6s。前三帧各10个字码；每三十秒重复一次，每小时更新一次。后两帧共15000b。导航电文中的内容主要有遥测码、转换码、第1、2、3数据块，其中最重要的则为星历数据。当用户接受到导航电文时，提取出卫星时间并将其与自己的时钟做对比便可得知卫星与用户的距离，再利用导航电文中的卫星星历数据推算出卫星发射电文时所处位置，用户在WGS-84大地坐标系中的位置速度等信息便可得知。可见GPS导航系统卫星部分的作用就是不断地发射导航电文。然而，由于用户接受机使用的时钟与卫星星载时钟不可能总是同步，所以除了用户的三维坐标x、y、z外，还要引进一个Δt即卫星与接收
天然气仿真器与氧传感器连接及其调试方法 前面文章说过天然气仿真器必须接氧传感器，并测试是不是正常仿真的。很多改装厂这个过程不规范，不接线或者仿真设置不正确，甚至给出“天然气烧气故障灯亮是正常的”这种错误的解释。 接线方法是断开氧传感器的信号线，用仿真器的白色线接传感器，黄色线接行车电脑输入。 接线完毕后一定要在烧油和烧气两种状态下分别测量黄色线和搭铁之间的直流电压为10S在0－1v波动8次左右，以此判断仿真器直通和烧气仿真信号是不是正常的。如果不是这样，可按照下面方法调试DIP开关和电 位器。 一、仿真器电路板上有DIP开关，如图（图是两个开关的）：， DIP开关不论有几个，（2个或3个，不会有4个的）必定有一种状态是这样的：烧油时氧传感器信号直接通过仿真器，仿真器不起作用，这个可在烧油状态时测量白色线和黄色线上的电压同时波动得知；烧气时氧传感器信号被截止，由仿真器输出一个信号（黄线）给行车电脑ECU。 相关设置如下并把它写在纸上备用： 2个开关的有如下几种设置： ON ON ON OFF OFF ON OFF OFF 3个开关的有如下几种设置: ON ON ON ON ON Off ON OFF ON ON OFF OFF OFF ON ON OFF ON OFF OFF OFF ON OFF OFF OFF 二、动手测量 第1步：用油启动
第2步：先测量白色线对电瓶负极电压，观察一定时间（如10S）内电压及指针摆动次数和幅度，记在纸上， 在此称“油态电压” 第3步：设置（按照写在纸上的顺序）DIP开关，测量黄色线对电瓶负极电压及摆动情况如和“油态电压”相同请在此DIP状态上打勾，并完成所有设置的测量，这些设置在此简称“直通设置” 第4步：切换到烧气 第5步：测量这几种“直通设置”时黄色线对电瓶负极的电压及摆动情况，必有一种设置电压摆动幅度与“油态电压”相近，这时调整电位器，使其电压波动次数和幅度和“油态电压”相同。 四、完成设置 记下刚才筛选出的DIP开关状态并设置，关闭发动机，拨出钥匙，取下电瓶负极，3分钟后，安装电瓶负极，用钥匙转至电源档，自检，30秒后，关闭，拨出钥匙，30秒后再次插入、自检，启动，先油然后切换到气，分别测量黄色线对电瓶负极电压及摆动情况，（一般10S内电压在0－1v波动7－8次）。 如有必要再调整，这个过程一定要有耐心。
JJF1471- 2014《全球导航卫星系统(GNSS)信号模拟 器校准规范》解读 【来源/作者】中国计量报【更新日期】2015-1-10 23:24:22 一、规范制定背景及目的 1.GNSS信号模拟器 在和卫星导航相关的科研、应用等过程中，仅依靠全球导航卫星系统(GNSS)接收机(以下简称“接收机”)来接收导航卫星信号的方式，会受到(如可视卫星数、天气、电磁环境等)诸多不可控因素影响科研、验证工作的进度和效率，并且受条件限制，无法得到多样化的导航卫星状态场景来满足需求。因此，利用GNSS信号模拟器来模拟各种导航卫星信号就成为首选项。GNSS信号模拟器(以下简称“模拟器”)是GNSS系统信号发生器，能够根据运动载体的状况，提供全球导航卫星系统信号仿真，精确模拟产生载体能够收到的GNSS卫星信号。卫星星座包括GPS、GALILEO、GLONASS、BDS等，可用在GNSS接收机的研发、生产和计量过程的各个环节，可对接收机的捕获、跟踪和测量准确度进行测量鉴定，是GNSS接收机校准过程中的关键计量器具。 图1为信号模拟器的基本结构和工作原理。数学仿真控制软件对导航卫星、信号传输环境和接收用户进行建模，模拟导航系统全星座的运行和用户的运动状态，运算产生信号模型参数，通过这些信号模型参数控制生成真实的动态导航射频信号。射频信号生成模块根据仿真计算得到的电文与各模拟通道的模型控制参数，按照各导航系统接口控制协议(ICD)要求，生成各种卫星导航射频信号。
1.用频域描述分析设备故障有何突出优点？ 答：频域描述反映了信号的频率组成及其幅值。 2.信号调理阶段的放大滤波、调制。解调的作用分别是什么？什么是采样定理？采样频率是不是越高越好？ 放大：提高传感器输出的电压、电流和电荷信号使其的幅值和功率可以进行后续的处理。调制：将微弱的缓变信号加载到高频交流信号中去，然后利用交流放大器进行放大。解调：从放大器的输出信号中提取放大的缓变信号。滤波：使信号中特定的频率成分用过而极大地衰减其他频率成分。 3.在设备故障诊断时，为什么要对测试信号进行频域分析？ 频域分析法只要是对信号的频率结构进行分析，确定信号是由哪些成分所组成，以及这些频率成分幅值的大小。通过对故障特征频率及故障特征频率幅值的分析，就可以准确地对设备的故障情况进行诊断。 4.什么是功率信号？什么是能量信号？什么是随机信号？什么是模拟信号？什么是数字信号？ 功率信号：若信号在区间（-∞，+∞）的能量是无限的。即dt t x )(2?+∞ ∞-，但它在有限区间（t t ，2t ）的平均功率是有限的，即dt t x t t t t )(12121 2?-这种信号称功率信号。能量信号：当满足时，认为信号的能量是有限的，称为能量有限信号，简称能量信号。随机信号：是一种不能准确预测且未来瞬时值，也无法用数学关系式来描述的信号。模拟信号：在所讨论的时间间隔内，对任意时间值，除第一类间断点外都可以给出确定的函数的信号。数字信号：时间离散而幅值量化，称为数字信号（幅值和时间上都离散的信号）。 5. 试述信号的幅值谱与系统的幅频特性之间的区别。 信号的幅值谱表征信号的幅值随频率的分布情况，幅值特性指方法电路的电压放大倍数与频率的关系。前者描述信号各频率分量得幅度后者是系统对输入各频率分量得幅度怎么样变化。 6. 周期信号的频谱图有何特点？其傅里叶级数三角函数展开式与复指数函数展开式的频谱有何特点？ （1）1.离散性2.谐波性3.收敛性。（2）周期信号的傅里叶级数三角函数展开式频率谱是位于频率右侧的离散谱，谱线间隔为整数个ω。复指函数是展开式的频谱其实频谱总是偶对称的其虚频谱总是奇对称的。 7. 已知某周期信号的傅立叶级数展开式为 00()25-5sin t+20cos(2t+/2)x t ωωπ=，试求该周期信号的均值，并 画出该信号的频谱图。 由已知得均值为25。 ()()()2/2cos 202/cos 52500πωπω++++=t t t x 当ω=0时25=n A 0=n ?当0ωω=时5=n A 2 -=n ?当 02ωω=20=n A 2/π?=n 8. 试说明信号的均值、方差、均方值的物理含义。并写出三者间的联系式。 均值表示集合平均值或数学期望，表达了信号变化的中心趋势，方差反映了信号围绕均值的波动程度，信号的波动量。均方值在电信号中表示有效值。三者关系ψx 2 =δx 2+μx 2 9.什么是测试？机械工程测试的主要任务是什么？用方框图表示计算机测试系统的一般组成及各部分作用 ①测试是人们从客观事物中提取所需信息，借以认识客观事物，并掌握其客观规律的一种科学方法。②机械工程测试的主要任务是⑴提供被测对象的质量依据⑵提供机械工程设计、制造研究所需的信息。 ③
2020年TI杯大学生电子设计竞赛 无线运动传感器节点设计（A题） 1. 任务 基于TI模拟前端芯片ADS1292和温度传感器LMT70设计制作无线运动传感器节点，节点采用电池供电，要求能稳定采集和记录使用者的心电信息、体表温度和运动信息。 2. 要求 （1）基于ADS1292模拟前端芯片设计心电检测电路，完成使用者的心电信号实时测量，要求：（30分） ①实时采集和记录使用者的心电信号，实现动态心电图的测试与显示； ②分析计算使用者的心率，心率测量相对误差不大于5%。 （2）基于LMT70温度传感器测量使用者体表温度，要求：（20分） ①实时采集和记录使用者的体表温度，温度采样率不低于10次/分钟； ②体表温度测量误差绝对值不大于2℃。 （3）基于加速度计等传感器检测使用者运动信息，实现运动步数和运动距离的统计分析，要求：（20分） ①运动距离记录相对误差不大于10%； ②运动步数记录相对误差不大于5%。 （4）无线运动传感器节点能通过无线上传使用者的基本心电信号、体表温度和运动信息，并在服务器（手机）端实时显示动态心电图、体表温度和运动信息，要求传输时延不大于1秒。（25分） （5）其他。（5分） （6）设计报告。（20分）
3. 说明 （1）作品进行心电信号测试时，可以通过直接输入心电信号模拟器进行校准，在确认作品达到题目要求的测量精度后，再对具体的使用者进行心电信号测试。目前市面上有多种心电信号模拟器产品，各赛区可以自行选择心电信号模拟器作为标准信号，对作品进行测试。 （2）作品设计中进行体表温度测量的温度传感器LMT70，需要使用引线连接并裸露在外，便于测试。在进行测试校验和实测时，可以通过使用标准体温计来测量使用者掌心温度，与本作品测量使用者掌心温度来进行比对。 （3）本作品测量的使用者运动信息，可以通过使用者在标定5米长的直线上来回运动进行测试，统计运动步数和运动距离。 （4）本作品的无线运动传感器节点需要实现无线上网、上传节点传感数据到服务器中，然后在服务器中实现数据管理和数据显示。参赛者可以使用手机或笔记本电脑作为服务器端。如果使用笔记本电脑作为服务器端，则必须将电脑作为本作品的组成部分，在作品封存时一并封存。
北斗信号模拟器实用方法 1.1.1数据库操作方法 本课题对数据库操作主要是使用的ADO Data控件的提供的方法来实现的。 4.2.4.1ADO Data控件的AddNew方法向表中增加一条记录 功能：为可更新的Recordset对象创建新记录。 语法：recordest.Addnew FieldList, Values 参数说明：Fieldlist 可选。新记录中字段的单个或一组字段名称或者序列位置。 Values 可选。新记录中字段的单个或一组值。如果Fields是数组，那么Values 也必须是有相同成员数的数组，否则将发生错误。字段名称的次序必须与每个数组中的字段值得次序想匹配。 4.2.4.2ADO Data控件的RecordSource属性查询记录 功能：RecordSource属性用来返回或者设置语句或返回一个记录集的查询. 语法：obiect.RecordSourse[=value] 参数说明：Object 一个对象表达式，其值为“应用于”列表中的一个对象 Value 一个字符串表达式，他指定了一个记录源 4.2.4.3ADO Data控件的Delete方法删除一条记录 功能：删除当前记录或者记录组 语法：recordset.Delete AffectRecords 参数说明： AffectRecords AffectEnum值，确定Delete方法所影响的记录数目。 4.2.4.4ADO Data控件的Updata方法修改记录。 功能：保存对Recordset对象的当前记录所做的所有更改. 语法：recordset.Update Fields, Value 参数说明：Fields 可选。变体型，代表单个名称；或者变体型数组，代表需要修改的字段（单个或者多个）名称或序号位置。 Values 可选。变体型，代表单个值；或者变体型数组，代表新记录中字段（单个或多个）值。 修改记录应该分为4步：
卫星导航信号模拟器在海军工程大学的使用案例 关键词：卫星信号模拟器,卫星模拟器,卫星导航信号模拟器 卫星导航信号模拟器在海军工程大学成功使用，卫星导航信号模拟器模拟GPS定位导航授时信号，用于组合导航接收的研发、生成、检定。同时也选配测试评估软件系统，对学术实验里的船舶定位及运动轨迹的面模拟提供了极大的技术后盾。 GPS卫星导航信号模拟器是支持GPS卫星仿真信号，同时支持模拟时间信息及定位运动轨迹的各种信号输出，能满足卫星接收机的测试需求，可替代国外高昂GPS模拟器。 模拟器使用的优势 1、多频化，多频是车载和船用卫星接收机未来发展的必然方向。可以实现多系统多频点卫星信号组合仿真的模拟器将成为必然趋 势。 2、高精度、高动态化，随着卫星接收机性能的提升和软件无线电理论的发展和新型模拟器架构的提出,卫星信号模拟器的授时精 度及定位轨迹精度也会随之提高,以实现高性能接收机的算法和功能验证。 3、真实化、实时化，卫星模拟器提供的仿真信号越接近实际卫星的信号就越能验证接收机的真实工作性能,这就需要其融入仿真 的信号中,未来模拟器将更多地要求任意时空的实时仿真,单一的 录播转发式的卫星信号仿真最终将被淘汰,录播将作为辅助功能存在。
4、小型化、专业化、标准化针对不同市场的需求,更为专业的接收机验证模拟器和小型嵌入式模拟器将分别占据高低端市场。另一方面,国内对于接收机已经实施了部分标准,模拟器作为一种标准的信号源也需要一个行业标准进行规范。多家研究院所现在都在拟定模拟器的规范,以期申报为国家标准。 5、与测试系统融为一体的“硬件在环”仿真未来的模拟器将提供多样的标准化接口,提供与被测系统的交互,构成完整的闭环测试回路,在验证接收机性能的同时验证定位数据处理和使用方案的可行性。 6、软件、硬件和AGHS架构模拟器互补并存软件模拟器价格相对低廉,信号建模和调理方法灵活、简便易行;硬件模拟器具有实时性高、可实施“硬件在环”仿真和接收机系统进行整体测试等优 势;AGHS架构模拟器则各取其半。在未来一段时间里,这种“三足鼎立”之势不会改变。 7、成为接收机检定的标准源我国现行接收机检定手段多依赖于标准检定场的各种基线,然而标准检定场对于场地地质、视野及周边环境有较高要求,建设维护费用高昂,且检定场易受基线向量误差、点位漂移误差、天气等诸多不确定因素影响。卫星模拟器可以为接收机提供时空无约束的仿真信号,在未来将逐步取代检定场基线成为接收机检定的标准工具。 卫星模拟器同时也可以用在和卫星相关的实验中，如导航定位设备，电子围栏设备，共享单车，共享汽车等应用环境。在这些实验场
常用传感器信号测量汇总 关键词：传感器；特性；传感器；SCC调理模块；SCXI调理模块；cDAQ 传感器是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成（如烟雾），并将探知的信息传递给其他装置或器官。人的五官就是天然的传感器，具有视、听、嗅、味、触觉，大脑就是通过五官来感知外界的信息（图1）。 工程科学与技术领域的传感器既是对人体五官的工程模拟物，是能将特定的被测量信息（包括物理量、生物量、生物量）按一定的规律转换成某种可用信号输出的器件或装置。可用信号既是便于处理和传输的信号，目前由于电信号最符合这一要求，传感器也可狭义定义为把外界非电信息转换成电信号输出的器件（图2）。
传感器的构成 传感器的具体构成根据被测对象、转换原理，使用环境和性能要求的情况有很大差异。自源型是仅含有转换元件的传感器构成形式，它不需要外能源，可直接从外部被测对象吸收能量转换为电效应，但输出的能量较弱。常见的有热电偶、压电器件等。 带激励源型是在转换器件外加了辅助能源的构成形式，辅助能源起到激励的作用，可以是电源或磁源，这样不需要变换电路也有较大电量输出。常见的有霍尔传感器等。 外源型是由利用被测量实现阻抗变换的转换元件构成，必须通过带外电源的变换电路才能获得电量输出。常见的有电桥等。 相同传感器补偿型（图3-a）是使用两个完全相同的转换元件置于同样环境下的构成形式。实际使用其中一个元件进行工作，另一个用于抵消其受到的环境干扰影响。常见的有应变式，固态压阻式传感器等。 差动结构补偿型（图3-b）和相同传感器补偿型类似，但其两个转换元件都进行工作，除了可以抵消环境干扰，还使有用的输出值增加。 不同传感器补偿型（图3-c）是两个原理和性质不同的转换元件置于同样环境下的构成形式，也是通过一个转换元件给工作的转换元件提供补偿。常见的有热敏电阻的温度补偿，加速度的干扰补偿等。 目前随着计算机技术的发展，传感器和微处理器结合在一起，形成了智能化传感器的概念，这种构成具有了信息处理的功能，前景十分广阔。 传感器的分类 传感器的种类繁多，分类方式多种多样。对于被测量，可以用不同的传感器来测量；而对于同一原理的传感器，通常又可以测量多种非电量。 具体分类可按转换的基本效应、构成原理等分多种，其中又以按照工作原理分类最为详细（表1）。
GPS信号模拟器卫星状态参数的算法研 究 GPS信号模拟器卫星状态参数的算法研究 类别：通信网络 1 轨道参数的计算模拟器的一项关键任务就是要连续生成导航电文，包括星历、历书和UTC数据。其中，通过GPS接收机接收或从GPS的官方网站上下载得到的历书和UTC参数满足模拟器的设计要求，但接收或下载得到的星历数据则需经过外推。本节即利用摄动力方程以及拉格朗日行星运行方程推导计算了星历数据中的6个轨道参数(a，e，i，Ω，ω，M)，并对其进行仿真验证。 1.1 轨道参数的计算将V在轨道参数上展开，根据拉格朗日行星运行方程对其求导，最终可得时刻历元t对应的6个轨道参数：式中：X(t0)为初始历元t0对应的X值，其中X∈(a，e，i，Ω，ω，M)；X(t)为仿真历元t对应的X值；a为椭圆轨道长半轴；e为椭圆轨道偏心率；i为轨道面倾角；Ω为升交点赤径；ω为近地点角距；M为平近点角；p=a(1-e2) 为带，J2扰动项的轨道平均角速度最终，历元时刻t对应的所有星历数据均可通过上述6个轨道参数计算得到。 1. 2 仿真验证图1为从IGS网站下载得到的2005-4-20，0：0：0.00历元时刻的RINEX格式的星历文件，设定用户接收机位置(经度、纬度、高程)为(113°19′00″E、39°00′08″N、100 m)，各轨道面相对赤道平面约为55°倾角。通过推导计算图3中所有参数，可以得到不同轨道面的GPS星座分布图、卫星地迹随时间的变化规律和GDOP值，上述3组仿真结果证明外推得到的卫星轨道参数符合模拟器的性能要求。 1. 3 GPS星座分布图图2为历元时刻2005-4-20，0：00：0.00的轨道参数对应的GPS卫星星座分布图。该图表明，6个轨道面以60°间隔均匀分布，每个轨道平面上以90°间隔均匀分布4颗工作卫星。从而外推得到的卫星星座分布符合真实GPS卫星星座分布。图3为外推得到的1号卫星的仰角(实线)和方位角(虚线)在2 4 h内随时间的变化规律。由图可知，1号卫星的运行周期为11 h58″，地面观察者可以在第二天提前4′在地球上同一地点看到同样一颗卫星。这里仅图示了一颗工作卫星仰角和方位角的变化规律，其他工作卫星的仰角和方位角也符合同样的变化规律。如图所示，外推确定的卫星的仰角和方位角随时间的变化规律与真实GPS卫星变化规律相符。图4为外推得到的星座分布的GDOP值。在该仿真过程中，每隔1 800 s计算一组轨道参数，所得GDOP值在1.5和5之间。因此，外推得到的轨道参数对GPS接收机可用。综上，外推得到的6个轨道参数确定的卫星星座分布及变化规律符合真实GPS卫星运行规律，其计算方法满足GPS信号模拟器的设计及性能要求。 2 结论通过对作用在GPS卫星上的地球中心引力以及主要摄动力进行分析，本文给出了GPS卫星6个轨道参数的外推计算方法。最后通过仿真计算，说明了计算得到的卫星轨道参数满足模拟器的设计及性能要求。
手机信号检测传感器 简要说明： 一、长尺寸：32mm X宽11mm X高20mm 二、主要芯片：LM393、测波传感器 三、工作电压：直流5伏~12伏 四、特点： 1、具有信号输出指示。 2、单路信号输出。 3、输出有效信号为低电平。 4、可用于检测手机来电信号。 5、无需驱动。 6、电路板输出TTL高低电平！(可直接接单片机) 7、经测试5V 可以检测10厘米左右，12V 可以检测20厘米内 适用场合：单片机学习、电子竞赛、产品开发、毕业设计。。。
【图片展示】 【与单片机连接测试程序】 /******************************************************************** 汇诚科技 实现功能:此版配套测试程序 使用芯片：AT89S52 晶振：11.0592MHZ 波特率：9600 编译环境：Keil 作者：zhangxinchun 淘宝店：汇诚科技 【声明】此程序仅用于学习与参考，引用请注明版权和作者信息！ *********************************************************************/
/******************************************************************** 说明：1、当测量浓度大于设定浓度时，单片机IO口输出低电平 *********************************************************************/ #include
GPS信号模拟器使用介绍 串口通讯作为一种古老而又灵活的通讯方式，被广泛地应用于PC间的通讯以及PC和单片机之间的通讯之中。提到串口通讯的编程，人们往往会立刻想到C，汇编等对系统低层操作支持较好的编程语言以及大串繁琐的代码。实际上，只要我们借助相关的ActiveX控件的帮助，即使是在底层操作一向不被人看到的VB中，一样能够实现串口通讯，甚至其实现发放和C，汇编相比，更加快捷[6]。 在Visual Basic中有一个名为Microsoft Communication Control(简称MSComm)的通讯控件。我们只要通过对此控件的属性和事件进行相应编程操作，就可以轻松的实现串口通讯。 1.1.1计算机的串口 在PC上，有各种各样的接头，其中有两个9针的接头区，如图5-10所示，这就是串行通信端口。PC上的串行接口有多个名称：232口、串口、通信口、COM口和异步口等。 6.4.2.1串行端口的中断 （1）中断概述。 中断即IRQ（Interrupt Request）。CPU一般情况下是连续进行工作，一旦外围设备（如打印机、串行端口等）需要CPU处理事件时，就会通过硬件线路（即中断线路）来通知CPU。CPU收到通知后，就会停下正在做的工作，转而去执行外围设备的请求。 （2）查看计算机内的中断。 在Windows系统中，打开设备管理器，在“查看”菜单项选择“依照类型排序资源”，打开中断请求（IRQ）项，可以看到计算机中各设备的中断分配信息。如下图： 6.4.2.2串行端口地址 （1）地址概述。 在计算机内，每个设备都有一个地址。当CPU需要传送信息或者是从外围设备读取信息时，必须知道信息在什么地方，这个具体地方就是外围设备的地址。在计算机内部使用十六进制的方式记录每个外围设备的地址，每个设备的地址都是不一样的，这样才能保证信息的读写不会出错。一个设备所要占用的地址号码
传感器电流输出信号的处理 电流信号在传输中具有抗干扰能力强、传输距离远等优点，被广泛应用。目前，传感器24V供电、4-20mA 电流输出，已经成为一种工业标准。传感器的电流输出方式有两线制（传感器用两根导线对外连接）、三 线制（传感器用三根导线对外连接）、四线制（传感器用四根导线对外接）。它们具有各自的特点，如果使用不当，会影响其功能，甚至不能正常工作。本文对它们的原理作出一些介绍，以便用户对传感器作出 正确地选型和使用。(关键词传输; 两线制；三线制；四线制) 1传输原理及技术指标 1.1 传输原理 1.1.1 终端连接 对于电流输出的传感器,在终端要把它变换成电压信号才能使用。如图1所示。 在图中1中Rr为负载电阻,它的大小决定转换成电压的大小,通常取值250Ω,把传感器输出的4-20mA电流转换成对应的1-5V电压。在实际使用中，测控设备也有内阻，多少会产生一些分流。因此，Is不是完全流经Rr。一般情况下，测控设备的内阻都很大，几乎不产生分流，Rr可按常规取值。在个别测控设备内阻较小的情况下，可适当提高Rr的取值，以达到转换相应电压的要求。 有些终端模块有电流输入接口（转换电阻Rr在模块内部）。使用时，可把电流信号直接接入模块。如图2所示。由上所述,在电流传输的终端接法中，有外置电阻和内置电阻两种接法。在以后解说中，如无特殊说明，均以外置电阻为例。 1.1.2 与电压输出传感器的比较
图3和图4是电流输出传感器和电压输出传感器的应用原理图。图中的传感头和变送器合称为传感器。由两图相比可以看出，电流输出的传感器在变送器内部多一个电压-电流转换器，在接收终端多了一个电流-电压转换器。这么做主要是为了把电压传输变为电流传输。因为电流传输比电压传输有很多优点。下面对电流传输和电压传输作出分析。 电压输出的传感器和三线制电流输出的传感器可以共同建立图5的传输电路模型。 图中: Ro-传感器输出内阻 Rs-输出导线电阻 Rr-负载电阻 Rd-地线电阻 Uo-传感器输出电压 Us-Rs上的压降 Ur-Rr上的压降 Ud-Rd上的压降 Ig-传感器的工作电流 Is-传感器的输出电流
传感器与检测技术知识总结 1:传感器就是能感受规定的被检测量并按照一定规律转换成可输出信号的器件或装置。 一、传感器的组成 2:传感器一般由敏感元件,转换元件及基本转换电路三部分组成。①敏感元件就是直接感受被测物理量,并以确定关系输出另一物理量的元件(如弹性敏感元件将力,力矩转换为位移或应变输出)。②转换元件就是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数(电阻,电感,电容)及电流或电压等电信号。③基本转换电路就是将该电信号转换成便于传输,处理的电量。 二、传感器的分类 1、按被测量对象分类 (1)内部信息传感器主要检测系统内部的位置,速度,力,力矩,温度以及异常变化。(2)外部信息传感器主要检测系统的外部环境状态,它有相对应的接触式(触觉传感器、滑动觉传感器、压觉传感器)与非接触式(视觉传感器、超声测距、激光测距)。 2、传感器按工作机理 (1)物性型传感器就是利用某种性质随被测参数的变化而 变化的原理制成的(主要有:光电式传感器、压电式传感 器)。 (2)结构型传感器就是利用物理学中场的定律与运动定律 等构成的(主要有①电感式传感器;②电容式传感器;③光栅式传感器)。 3、按被测物理量分类 如位移传感器用于测量位移,温度传感器用于测量温度。 4、按工作原理分类主要就是有利于传感器的设计与应用。 5、按传感器能量源分类 (1)无源型:不需外加电源。而就是将被测量的相关能量转换成电量输出(主要有:压电式、磁电感应式、热电式、光电式)又称能量转化型; (2)有原型:需要外加电源才能输出电量,又称能量控制型(主要有:电阻式、电容式、电感式、霍尔式)。 6、按输出信号的性质分类 (1)开关型(二值型):就是“1”与“0”或开(ON)与关(OFF); (2)模拟型:输出就是与输入物理量变换相对应的连续变化的电量,其输入/输出可线性,也可非线性; (3)数字型:①计数型:又称脉冲数字型,它可以就是任何一种脉冲发生器所发出的脉冲数与输入量成正比;②代码型(又称编码型):输出的信号就是数字代码,各码道的状态随输入量变化。其代码“1”为高电平,“0”为低电平。 三、传感器的特性及主要性能指标 1、传感器的特性主要就是指输出与输入之间的关系,有静态特性与动态特性。 2、传感器的静态特性就是当传感器的输入量为常量或随时间作缓慢变化时,传感器的输出与输入之间的关系,叫静态特性,简称静特性。 表征传感器静态特性的指标有线性度,敏感度,重复性等。 3、传感器的动态特性就是指传感器的输出量对于随时间变化的输入量的响应特性称为动态特性,简称动特性。传感器的动态特性取决于传感器的本身及输入信号的形式。传感器按其传递,转换信息的形式可分为①接触式环节;②模拟环节;③数字环节。评定其动态特性:正弦周期信号、阶跃信号。 4、传感器的主要性能要求就是:1)高精度、低成本。2)高灵敏度。3)工作可靠。4)稳定性好,应长期工作稳定,抗腐蚀性好;5)抗干扰能力强;6)动态性能良好。7)结构简单、小巧,使用维护方便等; 四、传感检测技术的地位与作用 1、地位:传感检测技术就是一种随着现代科学技术的发展而迅猛发展的技术,就是机电一体化系统不可缺少的关键技术之一。 2、作用:能够进行信息获取、信息转换、信息传递及信息处理等功能。应用:计算机集成制造系统(CIMS)、柔性制造系统(FMS)、加工中心(MC)、计算机辅助制造系统(CAM)。 五、基本特性的评价 1、测量范围:就是指传感器在允许误差限内,其被测量值的范围; 量程:则就是指传感器在测量范围内上限值与下限值之差。 2、过载能力:一般情况下,在不引起传感器的规定性能指标永久改变条件下,传感器允许超过其测量范围的能力。过载能力通常用允许超过测量上限或下限的被测量值与量程的百分比表示。 3、灵敏度:就是指传感器输出量Y与引起此变化的输入量的变化X之比。 4、灵敏度表示传感器或传感检测系统对被测物理量变化的反应能力。灵敏度越高越好,因为灵敏度越高,传感器所能感知的变化量越小,即被测量稍有微小变化,传感器就有较大输出。K 值越大,对外界反应越强。 5、反映非线性误差的程度就是线性度。线性度就是以一定的拟合直线作基准与校准曲线作比较,用其不一致的最大偏差△Lmax与理论量程输出值Y(=ymax—ymin)的百分比进行计算。 6、稳定性在相同条件,相当长时间内,其输入/输出特性不发生变化的能力,影响传感器稳定性的因素就是时间与环境。 7、温度影响其零漂,零漂就是指还没输入时,输出值随时间变化而变化。长期使用会产生蠕变现象。 8、重复性:就是衡量在同一工作条件下,对同一被测量进行多次连续测量所得结果之间的不一致程度的指标;(分散范围小,重复性越好)
利用模拟器如何模拟氧传感器信号 这几年随着汽车设计和制造的整体发展，闭环控制已经成为一种大势所趋，尤其是电喷系统对闭环控制尤为常见，即通过安装氧传感器和三元催化器，实现电脑对于供油系统的全过程调整。这样可以大大的提高环保水平，但故障也就相对多起来。 氧传感器的损坏究竟会对汽车的运行产生多大的影响，很难有一个很好的解释，因为不同汽车对于氧传感器的依赖程度不同。但由于它的功能及工作原理比较独特，所以先掌握氧传感器的性质，对维修人员诊断电喷发动机的故障是有重要意义的。 氧传感器其实就是一个低电压、低电流的小发电机，当它的内外表面所接触的氧分子浓度不同时，便形成一个电位差，它的外表面伸入排气管中直接与发动机排气相接触，它的内表面与大气接触，大气中氧分子的浓度是不变的。而排气中氧分子的浓度是随混合气浓度的变化而变化的。当混合气的实际空燃比高于理论空燃比14.71，即稀混合气时，废气中剩余的氧分子浓度相对较高，这时氧传感器内外氧分子浓度相差较小，只能输出大约0.1V的电压;而当混合气的实际空燃比小于理论空燃比，即浓混合气时，废气中剩余的氧分子非常少，这时氧传感器内外表面氧分子浓度相差较大，可以输出大约1.0V左右的电压。这样，电脑就可以通过氧传感器输出的信号了解当前混合气浓度相对于理论值的微小偏差，于是根据这个信号相应调整喷油器的喷油脉宽，以弥补这个微小偏差，从而提高了控制的精度。 电喷轿车所采用的氧传感器大致分为单线、三线及四线等几种形式，它们的区别只在于三线或四线的氧传感器中多了一个加热装置，因为氧传感器只有在400℃以上才工作。在工作状态下，氧传感器反馈电压可以使用模拟器的直流电压档测量信号线对负极的电压。信号线绝对不能搭铁，否则将不可恢复性地损坏氧传感器。此时起动发动机并便水温达到 至少80℃，使发动机多次达到2500r/min后使发动机转速保持2500r/min,并观察模拟器显示的电压，电压值应在此0.1~0.9V之间迅速跳动，在1Os之内电压应在0.1~0.3V之间变化至少6~8次，若电压变化比较缓慢，不一定就是氧传感器或反馈控制系统有故障，可能是氧传感器表面被积炭覆盖而灵敏性降低。这时可使发动机高速运转几分钟以清除积炭，然后再观察氧传感器信号电压是否符合规定，如仍不符合规定，则进行下一步检查。 下面介绍一个利用模拟器排除故障的实例。 故障现象一辆由广东三星组装的美国克莱斯勒道奇捷龙汽车（装备3.3L发动机），排放量超标，在怠速工况下 CO达到5.1%以上，HC达到300×10-6左右。通过这组数字可以看出:此车的混合气偏浓，在汽车维修人员对该车发动机的油路和点火电路做了常规维护后，发动机的污染物排放量依然超标。当用克莱斯勒专用故障检测仪DRBⅢ对电控燃油喷射系统进行检测时，发现故障代码为21、51和52号，其含义均为氧传感器信号高于或低于正常值。通过读取数据流，发现氧传感器的数值始终是2.5V不变化。然后改变各种工况，发现氧传感器的电压信号在发动机的各种工况下都相同。因此怀疑氧传感器已失效。在检查氧传感器时，发现在排气管上根本未装氧传感器，而安装氧传感器的位置被一个螺丝堵住。也就是说，该汽车发动机的电子控制系统已成为无氧传感器信号的开环控制系统，这就是发动机污染物排放量超标的原因。而且该车也没有安装三元催化器。 于是，使用模拟器的模拟氧传感器数值的功能。 （1）将模拟器的绿色氧传感器专用线和黑色连线连接在车上氧传感器的输出回路上; （2）将中间功能选择开关置于:KnocK/Oxy档位; （3）将右侧功能选择开关置于:Volts/Oxy位置; （4)使发动机起动运转，然后打开SST Ⅲ，此时SST Ⅲ将产生一个0.15V的恒定的连
第一章习题答案 1．什么是传感器？它由哪几个部分组成？分别起到什么作用？ 解：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置，能完成检测任务；传感器由敏感元件，转换元件，转换电路组成。敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的物理量；转换元件把敏感元件的输出作为它的输入，转换成电路参量；上述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电量输出。2．传感器技术的发展动向表现在哪几个方面？ 解：（1）开发新的敏感、传感材料：在发现力、热、光、磁、气体等物理量都会使半导体硅材料的性能改变，从而制成力敏、热敏、光敏、磁敏和气敏等敏感元件后，寻找发现具有新原理、新效应的敏感元件和传感元件。 （2）开发研制新型传感器及组成新型测试系统 ① MEMS技术要求研制微型传感器。如用于微型侦察机的CCD传感器、用于管道爬壁机器人的力敏、视觉传感器。 ②研制仿生传感器 ③研制海洋探测用传感器 ④研制成分分析用传感器 ⑤研制微弱信号检测传感器 （3）研究新一代的智能化传感器及测试系统：如电子血压计，智能水、电、煤气、热量表。它们的特点是传感器与微型计算机有机结合，构成智能传感器。系统功能最大程度地用软件实现。 （4）传感器发展集成化：固体功能材料的进一步开发和集成技术的不断发展，为传感器集成化开辟了广阔的前景。 （5）多功能与多参数传感器的研究：如同时检测压力、温度和液位的传感器已逐步走向市场。 3．传感器的性能参数反映了传感器的什么关系？静态参数有哪些？各种参数代表什么意义？动态参数有那些？应如何选择？ 解：在生产过程和科学实验中，要对各种各样的参数进行检测和控制，就要求传感器能感受被测非电量的变化并将其不失真地变换成相应的电量，这取决于传感器的基本特性，即输出—输入特性。衡量静态特性的重要指标是线性度、灵敏度，迟滞和重复性等。 1）传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间数量关系的线性程度； 2）传感器的灵敏度S是指传感器的输出量增量Δy与引起输出量增量Δy的输入量增量Δx 的比值； 3）传感器的迟滞是指传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程期间其输出-输入特性曲线不重合的现象；