分布式桥梁沉降高精度监测系统设计
这是一篇关于桥梁监测,GNSS,高精度,差分技术,北斗卫星导航系统的论文, 主要内容为桥梁在现代交通运输中扮演着非常重要的角色。在我国的交通系统中,各种公路桥和铁路桥不可胜数。但大量桥梁的建成时间久远且缺乏维护管理而存在安全隐患,近年来发生的多起桥梁安全事故极大危害了我国人民的生命财产安全。2020年7月,北斗卫星导航系统(BDS)全球组网完成,北斗系统可为世界范围内各地区用户提供全天24小时的导航定位服务。伴随着差分技术、通信技术和导航定位技术的发展,使用GNSS技术对桥梁进行实时高精度定位监测已成为可能。针对桥梁安全状况难以监测的问题,本文以GNSS差分技术作为主要监测手段,解决以往桥梁监测存在的耗费人力物力严重、实时性差、精准度低并无法全天候监测等问题,设计了桥梁沉降高精度监测系统。桥梁沉降监测终端各个信息采集模块采集桥梁监测点ENU坐标、经纬高度和倾角等信息,并将各个监测点信息按特定通信协议通过TCP/IP通信方式发送至桥梁沉降监测平台上,使得桥梁管理人员可以实时监控桥梁沉降状态。桥梁沉降监测平台是基于Windows系统的由Intelli J IDEA 2020.1 x64开发平台作为开发环境开发,JSP作为前端显示、后端基于JAVA的SSM框架和My SQL数据库组成。通过最终调试测验,在开阔楼顶设置基准站与监测站,桥梁沉降监测终端通过监测桥梁监测点的ENU坐标及倾角信息反映桥梁状态,可监测出厘米级的沉降位移量与1°的倾角变化量。桥梁沉降监测平台可实现地图显示监测点、查询监测点实时状态和历史数据等功能。
低功耗高精度音频Sigma-Delta调制器的研究与设计
这是一篇关于Sigma-Delta ADC,两步式ADC,无源加法器,高精度,低功耗的论文, 主要内容为高品质的数字硅麦和人工耳蜗专用集成芯片(ASIC)对于模数转换器(ADC)的功耗和精度要求不断提高,而随着工艺尺寸的不断缩小,ADC功耗和精度的矛盾更加突出。本文从系统设计、实现方案和电路设计三个层面研究低功耗高精度Sigma Delta(ΣΔ)调制器的设计。本文首先深入分析了Sigma Delta调制器的发展趋势,特别是,对过采样噪声整形Sigma Delta与逐次逼近型(SAR)ADC结合的混合架构进行了深入研究,在此基础上,设计了SAR-ΣΔ两步式混合结构Sigma Delta调制器,第一步SAR ADC作为粗转换器,在不损失精度的前提下降低了第二步转换器的输入范围;第二步ΣΔ调制器对输入信号进行精细转换,采用基于Silva-Steensgaard结构的二阶单环三位量化结构;该结构具有功耗低、精度高、谐波失真小等优点。进一步,本文研究了调制器的系数与精度、面积、功耗的折中关系,搭建了包含非理想因素的Simulink模型,验证了系统的稳定性,并对调制器支路增益进行了优化设计。接着,本文提出了无源加法器的电路实现方案,通过时序控制复用系统结构中ΣΔ积分器和SAR ADC的开关电容阵列来实现求和运算,解决了传统方法加法器电路实现对于运算放大器的依赖,进一步降低了功率消耗,提高了ADC的品质因数。最后,基于SMIC 180 nm工艺,完成了原型芯片的电路设计和版图设计。在电路设计中,考虑了非理想因素对于电路性能的影响,对电路参数进行了折中优化;第一级积分器中还设计了斩波电路,消除失调和1/f噪声。设计的芯片电源电压为1.8V,信号带宽为20～20000 Hz,在4.8 MHz的采样频率下实现了103.3 dB的信噪失真比,总体功耗为1.187 m W,芯片的主体部分版图尺寸为0.635 mm×0.57 mm(0.362 mm2),ADC整体品质因数达到了175.57 dB。
分布式桥梁沉降高精度监测系统设计
这是一篇关于桥梁监测,GNSS,高精度,差分技术,北斗卫星导航系统的论文, 主要内容为桥梁在现代交通运输中扮演着非常重要的角色。在我国的交通系统中,各种公路桥和铁路桥不可胜数。但大量桥梁的建成时间久远且缺乏维护管理而存在安全隐患,近年来发生的多起桥梁安全事故极大危害了我国人民的生命财产安全。2020年7月,北斗卫星导航系统(BDS)全球组网完成,北斗系统可为世界范围内各地区用户提供全天24小时的导航定位服务。伴随着差分技术、通信技术和导航定位技术的发展,使用GNSS技术对桥梁进行实时高精度定位监测已成为可能。针对桥梁安全状况难以监测的问题,本文以GNSS差分技术作为主要监测手段,解决以往桥梁监测存在的耗费人力物力严重、实时性差、精准度低并无法全天候监测等问题,设计了桥梁沉降高精度监测系统。桥梁沉降监测终端各个信息采集模块采集桥梁监测点ENU坐标、经纬高度和倾角等信息,并将各个监测点信息按特定通信协议通过TCP/IP通信方式发送至桥梁沉降监测平台上,使得桥梁管理人员可以实时监控桥梁沉降状态。桥梁沉降监测平台是基于Windows系统的由Intelli J IDEA 2020.1 x64开发平台作为开发环境开发,JSP作为前端显示、后端基于JAVA的SSM框架和My SQL数据库组成。通过最终调试测验,在开阔楼顶设置基准站与监测站,桥梁沉降监测终端通过监测桥梁监测点的ENU坐标及倾角信息反映桥梁状态,可监测出厘米级的沉降位移量与1°的倾角变化量。桥梁沉降监测平台可实现地图显示监测点、查询监测点实时状态和历史数据等功能。
分布式桥梁沉降高精度监测系统设计
这是一篇关于桥梁监测,GNSS,高精度,差分技术,北斗卫星导航系统的论文, 主要内容为桥梁在现代交通运输中扮演着非常重要的角色。在我国的交通系统中,各种公路桥和铁路桥不可胜数。但大量桥梁的建成时间久远且缺乏维护管理而存在安全隐患,近年来发生的多起桥梁安全事故极大危害了我国人民的生命财产安全。2020年7月,北斗卫星导航系统(BDS)全球组网完成,北斗系统可为世界范围内各地区用户提供全天24小时的导航定位服务。伴随着差分技术、通信技术和导航定位技术的发展,使用GNSS技术对桥梁进行实时高精度定位监测已成为可能。针对桥梁安全状况难以监测的问题,本文以GNSS差分技术作为主要监测手段,解决以往桥梁监测存在的耗费人力物力严重、实时性差、精准度低并无法全天候监测等问题,设计了桥梁沉降高精度监测系统。桥梁沉降监测终端各个信息采集模块采集桥梁监测点ENU坐标、经纬高度和倾角等信息,并将各个监测点信息按特定通信协议通过TCP/IP通信方式发送至桥梁沉降监测平台上,使得桥梁管理人员可以实时监控桥梁沉降状态。桥梁沉降监测平台是基于Windows系统的由Intelli J IDEA 2020.1 x64开发平台作为开发环境开发,JSP作为前端显示、后端基于JAVA的SSM框架和My SQL数据库组成。通过最终调试测验,在开阔楼顶设置基准站与监测站,桥梁沉降监测终端通过监测桥梁监测点的ENU坐标及倾角信息反映桥梁状态,可监测出厘米级的沉降位移量与1°的倾角变化量。桥梁沉降监测平台可实现地图显示监测点、查询监测点实时状态和历史数据等功能。
高精度多通道同步采集与合成模块设计及实现
这是一篇关于高精度,多通道,同步采集,多功能测试模块,PXIe的论文, 主要内容为随着被测对象的复杂度越来越高,对于多功能测试设备的需求也越来越高,为了解决联合测试、便携式测试的问题,提升电子测量仪器的测试范围以及测试能力,对多功能测试模块的研究提出了新的挑战。本文针对传统测试系统功能单一、体积庞大等问题,定位当前测量仪器市场需求,设计并实现了基于PXIe总线的3U单槽高精度多通道同步采集与合成模块。本文的主要研究内容如下:1、结合模块体积小、测试资源多、集成度高的需求,通过对功能指标的合理划分、关键器件对比选型、数据通信协议的规划,采用子母板层叠的硬件构架,完成高精度多通道同步采集与合成模块的总体方案设计。2、根据系统指标要求,结合所选器件和PXIe接口需求开展了模块电路级的详细分析并予以实现,完成了16路采集通道、4路合成通道与48路数字IO通道中的信号调理与驱动电路设计,其中对信号的缓冲与保护、衰减与放大、差分转换等功能进行了具体分析与实现。3、结合模拟与数字混合信号测试需求,在FPGA内部完成基于XDMA架构的PXIe总线通信设计,根据数据类型的差别,采用AXI4-Stream总线传输数据流,AXI4-Lite总线配置状态寄存器,实现了上位机对模块的读写操作;考虑到多通道采集过程中,时钟同步和数据同步的需求,设计IDELAY+ISERDES的串行数据接收架构,满足高精度与多通道的采集需求;结合合成通道的需求,选择了DDWS技术实现波形合成,完成多通道合成逻辑设计。经过对以上内容的研究和设计,完成高精度多通道同步采集与合成模块设计,并经测试验证,模块实现16通道高精度同步采集功能;4通道高精度合成功能以及48通道可编程数字IO功能。
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