一种根据多变量的信号最优占空比计算方法与流程

技术特征：
1.一种根据多变量的信号最优占空比计算方法，其特征在于，用于舰载弹药，包括如下步骤：步骤(1)：需要对传输线缆进行建模，以获得传输线缆之间的分布电容模型以及和看作金属平板的周围环境所形成的分布电容模型；步骤(2)：对传输系统电路进行建模；步骤(3)：推导线缆ⅰ对线缆ⅱ产生的分布电容；步骤(4)：推导线缆ⅰ对金属平板产生的分布电容；步骤(5)：推导信号被判决为低电平的临界时间；步骤(6)：推导信号最优占空比与相关变量之间的关系。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)对传输线缆进行建模具体包括如下步骤：对于传输线缆实际放置位置进行建模，预设传输系统的使用环境是位于水面舰艇内部，包括传送线缆ⅰ和接收线缆ⅱ；把舰艇上线缆所接触的平面看作一块无限大的金属平板；传送线缆ⅰ和接收线缆ⅱ的长度均为l，两个线缆间距为d，线缆半径均为r；传送线缆ⅰ和金属平板之间的距离为d。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(2)对传输系统电路进行建模具体包括如下步骤：步骤(21)：对于传输系统的输入端，将其等效为一个输入电阻r1和一个输入电容c1；步骤(22)：对于传输系统的线缆传输部分，将传送线缆ⅰ的内阻记为r2，接收线缆ⅱ的内阻记为r3；步骤(23)：对于传送线缆ⅰ对接收线缆ⅱ产生的分布电容建模；由于线缆ⅰ是传输信号线缆，那么线缆ⅰ在进行数据传输的过程中会对线缆ⅱ产生感应电容，线缆ⅰ对线缆ⅱ产生的分布电容记为c2；步骤(24)：对于线缆ⅰ对金属平板产生的分布电容建模；由于线缆ⅰ是传输信号线缆，那么线缆ⅰ在进行数据传输的过程中会对金属平板产生感应电容，线缆ⅰ对无限大金属平板产生的分布电容记为c3；步骤(25)：对于传输系统的输出端，将其等效为一个输出电阻r4和一个输出电容c4。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(3)推导线缆ⅰ对线缆ⅱ产生的分布电容具体包括如下步骤：步骤(31)：推导线缆ⅰ对线缆ⅱ产生的分布电容中的单位长度的电容值c0；使用圆柱形电容器计算公式进行计算，介质的介电常数为ε，可以得出线缆ⅰ对线缆ⅱ所产生的单位长度的电容值c0为：步骤(32)：推导当线缆长度为δl
i
时，线缆ⅰ对线缆ⅱ所产生的电容值c
i
；因为线缆ⅰ和线缆ⅱ并不是平行放置的，所以需求出当线缆ⅰ和线缆ⅱ之间距离为d
i
，且该段线缆长度为δl
i
的分布电容值c
i
：
步骤(33)：推导线缆ⅰ对线缆ⅱ所产生的分布电容值c2；当线缆长度为δl
i
时，线缆ⅰ对线缆ⅱ产生的分布电容值为c
i
，那么可以推出，如过将线缆平均分为n等分，设每段长度为δl
i
，并且每段长度对应的线缆间距离为d
i
，则分布电容c2为：也就是：步骤(34)：推导统计意义上的线缆1对线缆2所产生的分布电容值c2；假设线缆ⅰ和线缆ⅱ之间的距离d
i
服从正态分布，即d
i
～n(e，δ2)，假设d
max
为线缆ⅰ和线缆ⅱ之间的最大距离，d
min
为最小距离；那么两个线缆之间距离的数学期望e为：从而可得到当线缆ⅰ与线缆ⅱ之间的距离期望为e时所产生的分布电容c2：5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)推导线缆ⅰ对金属平板产生的分布电容具体包括如下步骤：推导线缆ⅰ对金属平板所产生的分布电容c3；线缆ⅰ和无限大金属平板等效看作为长度为l，宽为2r的平板电容器，根据平行板电容器的电容公式：其中s为平板电容器的面积，d为平板电容器的间距,也就是线缆ⅰ与金属平板之间的距离；即推出线缆ⅰ对金属平板产生的的分布电容c3：6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤(5)推导信号被判决为低电平的临界时间具体包括如下步骤：步骤(51)：推导整个传输系统的电容总值c：c＝c1 c2 c3 c4其中，c1为传输系统输入部分等效电容，c2为线缆ⅰ对线缆ⅱ产生的分布电容，c3为线缆ⅰ对金属平板产生的分布电容，c4为传输系统输出部分等效电容；步骤(52)：推导整个传输系统的电阻总值；假设线缆ⅰ和线缆ⅱ为相同材质，相同粗细的传输线，单位长度电阻值为r0，则长度同为l的两个线缆电阻为：r2＝r3＝r0l所以整个传输系统的阻值为：
r＝r1 r4 2r0l其中，r1为整个传输系统输入部分等效电阻，r4为传输系统输出部分等效电阻；步骤(53)：推导传输系统中输出电压v与输入电压v0之间的关系式；根据一阶rc电路的输出电压表达式，v0是初始信号电压，可以得出输出端电压v随t变化公式：其中r为传输系统总电阻，c为传输系统总电容，t为时间；步骤(54)：推导初始电压从0时刻开始，下降到被判决为低电平信号所需的临界时间t1；假设解码系统对于低电平信号的判决条件为：当信号强度下降为μv0时，即被判断为“0”信号，也就是在t1时刻，接收信号的电压值下降为μv0；因此，可以得出：代入r，c表达式，可得：则两边取对数，可以得出下降到μv0所需要的时间t1：7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(6)推导信号最优占空比与相关变量之间的关系，具体如下：假设：数据传输的波特率为b，电压判决点在时刻，则“0”信号的最佳占空比z0为：代入t1的表达式可得，“0”信号的最佳占空比为：则“1”信号的最佳占空比z1为：z1＝(1
‑
z0)*100％。

技术总结
本发明属于数据传输领域，具体涉及一种根据多变量的信号最优占空比计算方法。包括如下步骤：(1)：需要对传输线缆进行建模；(2)：对传输系统电路进行建模；(3)：推导线缆Ⅰ对线缆Ⅱ产生的分布电容；(4)：推导线缆Ⅰ对金属平板产生的分布电容；(5)：推导信号被判决为低电平的临界时间；(6)：推导信号最优占空比与相关变量之间的关系。该方法能够使得以占空比方式传输系统拥有高灵活性；能够使以占空比方式传输系统面对复杂环境拥有高可靠性；能够使得传输系统在不同线缆长度、不同使用环境以及不同负载情况下获得最优的信号占空比，进而保证信号传输准确性。输准确性。输准确性。


技术研发人员：沈娜 余延浩 张祥金 周鹏 李文涛 邓雪薇 刘仕林 华抟 郭竞杰
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：2021.06.22
技术公布日：2021/10/23