【摘要】：頻率標(biāo)準(zhǔn)是一種用來提供某個(gè)特殊頻點(diǎn)的穩(wěn)定頻率信號(hào)的裝置或儀器�；陬l率標(biāo)準(zhǔn),可以生成或保持穩(wěn)定的時(shí)間信號(hào)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,穩(wěn)定準(zhǔn)確的頻率或時(shí)間已經(jīng)發(fā)展成為信息技術(shù)的重要支撐技術(shù)之一,在國(guó)防科技領(lǐng)域、國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)生活中具有舉足輕重的作用。常見的頻率標(biāo)準(zhǔn)是高穩(wěn)晶振或原子鐘。由于技術(shù)水平和制作工藝水平不斷的提高,現(xiàn)在作為某些軍用、工業(yè)或商業(yè)裝備系統(tǒng)核心部件的高溫晶振或原子鐘的老化率、頻率偏差、溫度穩(wěn)定性等指標(biāo)基本上都有保證,故障率較低。但是,這些裝備系統(tǒng)在使用或運(yùn)行期間難免會(huì)遭受器件老化、電磁干擾或機(jī)械振動(dòng)沖擊等影響,導(dǎo)致其輸出頻率產(chǎn)生異常,進(jìn)而影響整機(jī)系統(tǒng)的工作性能。因此對(duì)頻率標(biāo)準(zhǔn)輸出的頻率信號(hào)異常進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。頻率標(biāo)準(zhǔn)輸出頻率異常通常表現(xiàn)為頻率跳變、頻率抖動(dòng)和頻率偏移。對(duì)頻率標(biāo)準(zhǔn)輸出頻率信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量,將測(cè)量獲得的頻差數(shù)據(jù)作為觀測(cè)量。當(dāng)觀測(cè)量超過異常檢測(cè)模型設(shè)定的閾值時(shí),便可斷定頻率標(biāo)準(zhǔn)輸出異常。同時(shí),為了盡早解決輸出異常,進(jìn)一步提高裝備系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性,檢測(cè)到異常之后還應(yīng)進(jìn)一步對(duì)異常進(jìn)行分類,即進(jìn)行頻率異常識(shí)別。本文圍繞頻率標(biāo)準(zhǔn)輸出頻率異常的檢測(cè)和識(shí)別開展研究,主要工作包括:(1)因?yàn)轭l率標(biāo)準(zhǔn)異常是小概率事件,為了獲取頻率異常數(shù)據(jù),本文研制了一款基于DDS的頻標(biāo)輸出頻率異常模擬裝置。該裝置以銣原子頻標(biāo)PRS10為參考,可根據(jù)參數(shù)設(shè)定產(chǎn)生不同類型的頻率跳變、頻率抖動(dòng)和頻率偏移。(2)提出了一種基于抗野值自適應(yīng)卡爾曼濾波器的頻率異常檢測(cè)方法,并且該方法在一定程度上提高了頻率異常檢測(cè)率(PD)和誤檢率(PFA)指標(biāo)的前提下,增強(qiáng)了對(duì)測(cè)量野值的抑制作用,同時(shí)使檢測(cè)速度在一定程度上有所提高。(3)提出了一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的頻率異常識(shí)別方法,對(duì)檢測(cè)到的頻率異常進(jìn)行進(jìn)一步的識(shí)別,準(zhǔn)確判斷頻率異常類型。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,抗野值自適應(yīng)卡爾曼濾波可以準(zhǔn)確地檢測(cè)出三種頻率異常,并且對(duì)野值有較好的抑制效果。針對(duì)三種頻率異常檢測(cè)累積數(shù)都有所降低,檢測(cè)速率有了一定程度的提高。當(dāng)頻率跳變?yōu)?.5?10~(-11)時(shí),誤檢率(PFA)設(shè)為10~(-4),當(dāng)達(dá)到最大檢測(cè)概率0.99時(shí),抗野值自適應(yīng)卡爾曼濾波的累積數(shù)為11,比卡爾曼濾波降低了10。同樣在2.5?10~(-11)的頻率跳變時(shí),誤檢率(PFA)設(shè)為2?10~(-4),抗野值自適應(yīng)卡爾曼濾波的頻率跳變檢測(cè)概率(PD)約為0.85,比卡爾曼濾波的檢測(cè)概率(PD)提高了將近0.5。通過多次實(shí)驗(yàn),使用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法進(jìn)行頻率異常識(shí)別的準(zhǔn)確率約為90%。
【學(xué)位授予單位】：西北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN911.23
【圖文】：

頻標(biāo)發(fā)生頻率異常進(jìn)行切換后，異常的頻標(biāo)一般都會(huì)被廢棄，但是如果能夠準(zhǔn)確識(shí)別到頻率異常的類型，以此來判斷是否可以通過調(diào)試或者需要進(jìn)行修理維護(hù)使頻標(biāo)繼續(xù)進(jìn)行正常的工作，能夠提高頻標(biāo)利用率，并提高系統(tǒng)的智能化。異常識(shí)別在很多領(lǐng)域都有了一定的發(fā)展，在化工設(shè)備、核反應(yīng)器、汽輪機(jī)、旋轉(zhuǎn)機(jī)械和電動(dòng)機(jī)等領(lǐng)域，使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行異常識(shí)別已經(jīng)取得了較好的效果，但是在頻標(biāo)領(lǐng)域相對(duì)較為空白。1.3.2 研究?jī)?nèi)容本論文通過設(shè)計(jì)模擬頻率標(biāo)準(zhǔn)的頻率異常平臺(tái)輸出頻差信號(hào)，在傳統(tǒng)的卡爾曼濾波基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，通過改進(jìn)后的抗差自適應(yīng)卡爾曼濾波來進(jìn)行頻率異常的檢測(cè)，然后使用 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法來對(duì)頻率偏差數(shù)據(jù)進(jìn)行頻率異常識(shí)別，研究?jī)?nèi)容如圖 1 所示。

在信號(hào)分析儀等測(cè)試設(shè)備中，很多都由 DDS 充當(dāng)著基準(zhǔn)信號(hào)源[21,22]；在信號(hào)傳輸中，它可用于 ASK、DPSK 等數(shù)字調(diào)制[23,24]。DDS 技術(shù)原理是根據(jù) Nyquist 采樣定理，從輸出信號(hào)的相位開始，把正弦信號(hào)依次進(jìn)行取樣、編碼、量化，最終形成正弦函數(shù)表，然后在 EPROM 中進(jìn)行儲(chǔ)存，合成時(shí)，通過改變累加器的控制字相應(yīng)的將控制字增量進(jìn)行改變，也就是步長(zhǎng)。不同的控制字增量會(huì)在一個(gè)周期內(nèi)有不同的取樣點(diǎn)，最終導(dǎo)致相位和頻率的不同。2.2.1 DDS 系統(tǒng)構(gòu)成DDS 硬件結(jié)構(gòu)主要包括相位累加器（PhaseAccumulator，PA）、正弦波形存儲(chǔ)器（sine ROM）、數(shù)模轉(zhuǎn)換器（Digital toAnalog Converter，DAC）和低通濾波器(,Low-Pass Filter，LPF)。結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。

第二章 頻標(biāo)輸出頻率異常模擬裝置的研制加法器。輸出信號(hào)的相位參數(shù)通過相位的加法器來控制相位控制字 P 的變化改變。當(dāng)相位加法器的字長(zhǎng)設(shè)為 N 時(shí)，相位控制字從 0 躍變?yōu)?N 時(shí)，累加輸出加上相位控制字 P 的結(jié)果就是輸入至波形存儲(chǔ)器的結(jié)果，因?yàn)樗敵?N 的相位增幅，從而致使最后的輸出信號(hào)產(chǎn)生相移。使用 N 位加法器的波形控制字 W，控制輸出信號(hào)的波形。而不同的波形儲(chǔ)在不同的波形存儲(chǔ)器中，改變波形控制字控制波形存儲(chǔ)器的輸入，最后使的信號(hào)產(chǎn)生相移。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 周偉靜;沈懷榮;;抗野值抑制發(fā)散濾波算法在無人機(jī)測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用[J];裝備指揮技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);2009年05期

本文編號(hào)：2780248