基于馬爾科夫鏈的電主軸無線傳感監(jiān)測旋轉(zhuǎn)信道建模研究.pdf

1、目前,高速電主軸已被廣泛應(yīng)用在各種現(xiàn)代機床上。發(fā)展新型的電主軸狀態(tài)監(jiān)測技術(shù),對提高機床加工精度有著愈發(fā)關(guān)鍵的作用。與無線傳感技術(shù)結(jié)合,直接測量旋轉(zhuǎn)軸的狀態(tài)信息,是電主軸狀態(tài)監(jiān)測的最新方向。而要發(fā)展基于無線傳感的電主軸狀態(tài)監(jiān)測技術(shù),關(guān)鍵是保證無線通信的可靠性。因此,本文著眼于電主軸無線傳感監(jiān)測的通信信道研究,分析了電主軸旋轉(zhuǎn)信道的特性,為面向電主軸狀態(tài)監(jiān)測的無線系統(tǒng)設(shè)計提供重要的理論參考。本課題結(jié)合國家自然科學(xué)基金項目(51105336)

2、,分析面向電主軸-機床環(huán)境下的電磁波傳輸特性,并建立基于馬爾科夫鏈的電主軸旋轉(zhuǎn)信道模型。
　　 本文主要分析了機床.電主軸復(fù)雜反射環(huán)境給無線通信帶來的多徑效應(yīng),以及高速旋轉(zhuǎn)運動產(chǎn)生的多普勒效應(yīng);在此之上,根據(jù)通信過程收發(fā)機間是否存在直射信號,將通信過程劃分為視距通信狀態(tài)與非視距通信狀態(tài),并分別使用視距模型與非視距模型進行描述;之后,分析了實際應(yīng)用中電主軸無線監(jiān)測系統(tǒng)的所處環(huán)境,針對大量障礙物隨機分布及運動的特點,提出基于馬爾科夫

3、鏈的模型來描述信道視距與非視距狀態(tài)的切換過程,該模型對不同的無線系統(tǒng)安裝方式和機床環(huán)境具有很強的適用性。
　　 最后,本文對電主軸旋轉(zhuǎn)信道模型進行仿真分析與實驗驗證。課題中提出了模型的仿真方案,并開發(fā)了一套電主軸旋轉(zhuǎn)信道測試系統(tǒng),進行電主軸旋轉(zhuǎn)信道測試實驗.通過實驗中獲取的實測數(shù)據(jù),實現(xiàn)了模型參數(shù)擬合與模型驗證。實驗結(jié)果驗證了基于馬爾科夫鏈的電主軸旋轉(zhuǎn)信道模型具有較高的準(zhǔn)確性,能反映電主軸旋轉(zhuǎn)信道的傳輸特性,并有較高的實用意義。