基于LabVIEW平台的船舶综合电力推进系统实时环境测试与分析装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供的是一种基于LabVIEW平台的船舶综合电力推进系统实时环境测试与分析装置及方法。包括3个对数周期天线、PXI机箱和上位机，PXI机箱中嵌入3个5624R中频数字化仪；3个对数周期天线布置在被检测设备的周围，对环境电磁辐射信号进行实时采集测量，分别输入3个5624R中频数字化仪；5624R中频数字化仪通过LabVIEW软件平台上的LabVIEW FPGA模块进行编程，将对数周期天线测到的模拟信号转换成数字信号，并将经过FPGA处理的数据送入上位机；实现环境数据的实时可视化显示。本发明专利技术将硬件设备、软件构架和先进算法进行有机结合，深入分析研究综合电力推进系统凭条环境复杂的测试机理，提高复杂环境下的测试速度和精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种船舶综合电力推进系统实时环境数据采集装置及方法。
技术介绍
大型船舶综合电力推进系统中因电气设备繁多，电磁环境复杂，在对系统关键设备进行电磁辐射的现场测试的时候，就容易受到来自其他设备的电磁干扰，此外常见的电磁辐射测试设备的测试对象大多是中小型的板级设备或某一设备，对于像大型船舶综合电力推进系统这样系统级的电磁辐射测试缺乏有效的测试装置和测试方法，并且测试速度和测试精度难以满足较高的要求。如何在复杂电磁环境下实现对大系统平台环境的现场测试就显得尤为重要。通过对大系统平台的现场测试获取设备在复杂电磁环境下不同工况的电磁辐射信号可以为设备的故障诊断提供帮助。因此对船舶电力推进系统进行实时的环境测试和分析就显得尤为重要。传统的船舶综合电力推进系统实时环境测试与分析装置采集是工作人员通过宽带天线在电磁暗室中对被检测设备进行电磁辐射信号的采集，然后通过特定接口传至上位机，并在上位机中进行数据的处理和显示功能。首先这种方法的缺点在于被测试设备需要放置在电磁暗室中进行测试，限制了测试装置的应用范围，并且测试空间不同位置的设备的电磁辐射时需要不断改变天线的位置不能同时对不同位置点的电磁辐射同屏分析。另一方面在上位机中进行数据处理仅适用于数据量较小的情况下，而大型设备电磁辐射的测试时，因为需要测试的频带较宽，且采样频率较高，因此采样数据的量比较大，在上位机中进行数字信号处理对硬件设备的要求很高，普通的上位机往往难以满足硬件和实时性的要求。最重要的是传统方法抗干扰措施有限，在复杂的电磁环境下电磁噪声比较复杂，设备真实的电磁辐射信号往往淹没在噪声中，难以保障测试的准确性，因此如何实时，准确，有效的对大型设备的电磁辐射进行测试是当前亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够提高复杂环境下的测试速度和精度的基于LabVIEW平台的船舶综合电力推进系统实时环境测试与分析装置。本专利技术的目的还在于提供一种基于LabVIEW平台的船舶综合电力推进系统实时环境测试与分析方法本专利技术的基于LabVIEW平台的船舶综合电力推进系统实时环境测试与分析装置包括3个对数周期天线、PXI机箱和上位机，PXI机箱中嵌入3个5624R中频数字化仪；3个对数周期天线布置在被检测设备的周围，对环境电磁辐射信号进行实时采集测量，分别输入3个5624R中频数字化仪；5624R中频数字化仪通过LabVIEW软件平台上的LabVIEWFPGA模块进行编程，将对数周期天线测到的模拟信号转换成数字信号，并将经过FPGA处理的数据送入上位机；在上位机的LabVIEW平台的软件上，实现环境数据的实时可视化显示。本专利技术的基于LabVIEW平台的船舶综合电力推进系统实时环境测试与分析装置还可以包括：1、对数周期天线与5624R中频数字化仪通过BNC-SMB的转接头进行连接。2、对数周期天线到被检测设备的距离在0.8-1.2m，PXI机箱远离被检测设备3m以上。3、LabVIEWFPGA模块对5624R中频数字化仪进行编程，对所采集数据进行基于空间滤波技术的多通道盲源信号智能处理算法的处理剔除各个通道的噪声还原真实的电磁辐射信号。为了解决常用船舶综合电力推进系统环境测试装置实时性差、信号噪声高和准确性差等缺点，本专利技术提供一种基于LabVIEW平台的船舶综合电力推进系统实时环境测试装置，实现对大型设备的电磁辐射信号和频谱进行测试的功能。该装置将硬件设备、软件构架和先进算法进行有机结合，深入分析研究综合电力推进系统凭条环境复杂的测试机理，提高复杂环境下的测试速度和精度。本专利技术的基于LabVIEW平台的船舶综合电力推进系统实时环境测试与分析方法为：多重信号分类算法通过对3个对数周期天线输入数据进行特征值分解，得到信号分量对应的信号子空间与信号分量正交的噪声子空间，对应于波达方向的阵列导向矢量位于信号子空间，它与噪声子空间正交，通过在所有可能的阵列导向矢量中搜索那些与子空间正交的向量确定波达方向，在获得干扰信号来向后采用宽带波束形成方式进行波束空间合成，宽带波束形成的频域处理先采用离散傅里叶变换将阵列信号分解成若干子带，然后针对每个子带进行窄带波束形成，最后对各子带输出进行傅里叶逆变换得到宽带波束输出时间序列。本专利技术的主要特点体现在：1.通过对数周期天线作为传感器测试环境的电磁辐射信号。其中对数周期天线采用成都英联科技公司的DS-3100型对数周期天线，每种天线的数目都是3个，并与相配套的背夹和三脚架进行组合，将其布置在船舶综合电力推进系统的关键位置。输出接口为BNC与测试装置的接口SMB不匹配，中间需要增加BNC-SMB的转接头进行连接。2.通过PXI机箱中嵌入的3个5624R中频数字化仪与3个天线相连，通过LabVIEW软件平台上的LabVIEWFPGA模块对仪器进行编程，完成将天线测到的模拟电压转换成数字信号，相关的参数配置都可以在LabVIEWFPGA模块对仪器进行编程实现；3.测量装置安装位置。测试天线应该放置在被检测设备的四周不同位置，需要调节背夹和三脚架的高度保障3个天线同高度，天线到被检测设备的距离应该在1m左右，不要求3个天线对被检测设备的距离相等。此外装置机箱要远离被检测设备3m以上。4.系统在LabVIEW平台上基于LabVIEWFPGA模块对5624R中频数字化仪进行编程，对所采集数据进行基于空间滤波技术的多通道盲源信号智能处理算法的处理剔除各个通道的噪声还原真实的电磁辐射信号；5.处理后的数据通过机箱和嵌入式控制器传递给上位机，在上位机的LabVIEW平台的软件上，实现环境数据的实时可视化显示。本专利技术的优点主要体现在：1.环境测试实时采集方法创新。本装置基于LabVIEW平台对系统环境电磁辐射信号进行采集属于在线采集，平台采用PXI嵌入式实时控制器并且使用中频数字化仪完成数模转换，并通过LabVIEWFPGA模块对仪器编程，相比离线采集，本装置具有良好的实时性效果，能够处理大批量的宽带数据，并实时地对系统工况进行监测；相比通过DSP或虚拟仪器等其他在线采集方法，本装置所采用系统平台集成完善，接口板卡充足，能够实时高速的采集模拟和数字信号，同时模型程序编写简洁方便，支持在线调参功能，可以方便的对参数进行在线监控环境电磁辐射信号的时频信息；2.该装置采用硬件设备、软件构架与先进算法相结合的方式，因为LabVIEW软件构架的核心思想是软件即仪器，它是以软件为核心展开系统的构架的，各个仪器之间的连接关系，数据的传输，模块的控制，功能的实现等都可以在软件平台上予以实现。因此具有结构简单，可扩展性强，连接方便的特点。3.该系统基于LabVIEW平台实现对数据的实时采集、分析处理、在线显示和动态存储。LabVIEW是图形化开发平台，该平台模型简洁，使用方便；同时平台中的实时控制器支持多核CPU并行计算，系统稳定可靠，相比其他数据采集系统具有较强的优势；4.该装置系统平台支持数据的动态存储。实时控制器将数据实时存储为LabVIEW支持的各种常见的文件格式，并能够传送到上位机中分析处理；同时，实时控制器可与上位机实时数据通信，通过上位机界面实时显示环境测试曲线以及所需要的系统监测值，所显示数据为瞬时值，如果需要有效值，也可方便的求出显示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于LabVIEW平台的船舶综合电力推进系统实时环境测试与分析装置，包括3个对数周期天线、PXI机箱和上位机，其特征是：PXI机箱中嵌入3个5624R中频数字化仪；3个对数周期天线布置在被检测设备的周围，对环境电磁辐射信号进行实时采集测量，分别输入3个5624R中频数字化仪；5624R中频数字化仪通过LabVIEW软件平台上的LabVIEWFPGA模块进行编程，将对数周期天线测到的模拟信号转换成数字信号，并将经过FPGA处理的数据送入上位机；在上位机的LabVIEW平台的软件上，实现环境数据的实时可视化显示。

【技术特征摘要】
1.一种基于LabVIEW平台的船舶综合电力推进系统实时环境测试与分析装置，包括3个对数周期天线、PXI机箱和上位机，其特征是：PXI机箱中嵌入3个5624R中频数字化仪；3个对数周期天线布置在被检测设备的周围，对环境电磁辐射信号进行实时采集测量，分别输入3个5624R中频数字化仪；5624R中频数字化仪通过LabVIEW软件平台上的LabVIEWFPGA模块进行编程，将对数周期天线测到的模拟信号转换成数字信号，并将经过FPGA处理的数据送入上位机；在上位机的LabVIEW平台的软件上，实现环境数据的实时可视化显示。2.根据权利要求1所述的基于LabVIEW平台的船舶综合电力推进系统实时环境测试与分析装置，其特征是：对数周期天线与5624R中频数字化仪通过BNC-SMB的转接头进行连接。3.根据权利要求1或2所述的基于LabVIEW平台的船舶综合电力推进系统实时环境测试与分析装置，其他怎是：对数周期天线到被检测设备的距离在0.8-1.2m，PXI机箱远离被检测设备3m以上。4.根据权利要求1或2所述的基于LabVIEW平台的船舶综合电力推进系统实时环境测试与分析装置，其特征是：...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘胜，王帮民，张兰勇，孙玥，郭晓杰，李冰，刘洪丹，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23