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基于混沌测试信号的飞机线缆故障定位研究

作 者: 涂俊杰
导 师: 千博
学 校: 西安电子科技大学
专 业: 控制理论与控制工程
关键词: 间隙性故障检测 SSTDR ML序列 混沌序列
分类号: V267
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
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内容摘要


扩展频谱时域反射法(SSTDR)已被证明能有效的检测线缆间歇性故障。在SSTDR检测系统中,伪随机信号经余弦信号调制后作为SSTDR的测试信号,通过求取反射信号和本地参考信号的相关可以定位故障点。扩展频谱时域反射法具有测试信号幅值低、抗噪声性能好的优点,因而它可充分地定位线缆间歇性故障。然而,由于间歇性故障引起的信号量非常弱小的反射信号很可能被系统的噪声淹没,即使通过求相关也不能将其分离出来,这样就无法实施故障定位检测。对于SSTDR检测方法来说,测试信号是否具有良好的自相关性尤其重要。目前广泛使用的PN码的自相关特性不理想,无法完全满足线缆间歇性故障检测和定位的要求。因此我们需选择更好的测试信号来提高这种方法的效率。本文首先介绍了基于ML序列的SSTDR检测系统,指出了测试系统存在对线缆中的噪声很敏感的问题,其原因是ML序列的自身特性不理想;其次,对比研究了logistic、cubic混沌映射的性质,得出了logistic混沌映射产生的混沌序列的特性更符合SSTDR检测方法的要求的结论;最后,通过数字仿真实验,发现logistic混沌映射产生的测试信号应用于SSTDR检测系统时,检测系统的抗噪声能力会得到提高。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章 绪论  8-14
  1.1 引言  8-9
  1.2 课题的研究背景及意义  9-12
    1.2.1 线缆间隙性故障检测定位方法  9-10
    1.2.2 SSTDR 检测方法的国内外研究现状  10-11
    1.2.3 基于混沌测试信号 SSTDR 检测方法的意义  11-12
  1.3 论文的主要研究内容和章节安排  12-14
第二章 飞机线缆故障检测原理  14-30
  2.1 飞机线缆故障及检测方法分类  14-16
    2.1.1 飞机线缆故障分类  14-15
    2.1.2 飞机线缆故障检测方法分类  15-16
    2.1.3 SSTDR 的应用场合  16
  2.2 飞机线缆故障检测原理  16-18
  2.3 实现中的关键技术  18-21
    2.3.1 信号分离  18
    2.3.2 二进制相移键控调制  18-19
    2.3.3 相关器  19-21
  2.4 参数对检测的影响  21-23
    2.4.1 相关后的测试信号的信噪比  21-22
    2.4.2 PN 码周期的改变  22-23
    2.4.3 PN 码频率的缩放  23
  2.5 相关器输出  23-29
    2.5.1 一般噪声环境中的相关器输出  23-24
    2.5.2 白噪声环境下的相关器输出  24-25
    2.5.3 线缆中传输数字信号时的相关器输出  25-26
    2.5.4 ML 码优缺点分析  26-29
  2.6 本章小结  29-30
第三章 混沌理论应用及混沌性质  30-46
  3.1 混沌理论在 SSTDR 中的应用  30-31
    3.1.1 混沌理论的应用前景  30
    3.1.2 混沌理论在 SSTDR 中的应用  30-31
  3.2 混沌映射分类  31-32
  3.3 混沌映射的性质  32-35
    3.3.1 混沌映射的性质  32-33
    3.3.2 混沌映射的选取准则  33-35
  3.4 混沌映射的性质对比  35-43
    3.4.1 logistic 混沌映射的性质  35-38
    3.4.2 cubic 混沌映射的性质  38-42
    3.4.3 性质对比  42-43
  3.5 混沌在 SSTDR 应用的可能性  43-44
  3.6 本章小结  44-46
第四章 基于混沌序列的 SSTDR 检测方法  46-56
  4.1 检测系统  46-47
  4.2 基于混沌序列的 SSTDR 检测原理  47-51
    4.2.1 反射信号分析  48-49
    4.2.2 测试信号与线缆中的有效传输信号  49
    4.2.3 混沌序列的引入  49-51
  4.3 混沌二进制序列的产生及需要注意的问题  51-55
    4.3.1 混沌实值序列的产生  51-52
    4.3.2 混沌二进制序列的产生  52-53
    4.3.3 数字化混沌序列需要注意的问题  53-55
  4.4 本章小结  55-56
第五章 数字通信中的间隙性故障检测仿真  56-76
  5.1 检测原理与仿真框图  56-57
  5.2 飞机线缆通信协议简介  57-58
    5.2.1 Mil-std-1553B 的优点  57-58
    5.2.2 Mil-std-1553B 的主要特征  58
  5.3 具体仿真  58-68
    5.3.1 参数确定  58-59
    5.3.2 间隙性短路故障设置及检测误差分析  59-60
    5.3.3 不加噪声时的检测仿真  60-66
    5.3.4 加噪声后的检测仿真  66-68
  5.4 参数对检测的影响  68-72
    5.4.1 混沌参数对相关后的信噪比的影响  68
    5.4.2 抗噪声分析  68-72
    5.4.3 混沌测试信号的检测系统的抗干扰问题  72
  5.5 抗噪声能力对比  72-74
  5.6 本章小节  74-76
第六章 总结与展望  76-78
  6.1 本文工作总结  76-77
  6.2 展望  77-78
致谢  78-80
参考文献  80-84

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