轻量级SpaceFibre节点高速传输系统的优化设计

为满足卫星有效载荷间SpaceFibre链路的高带宽、高可靠性和轻量化的应用需求,提出一种SpaceFibre节点传输系统的优化设计。该设计采用基于帧累计的增量化计算方法减少了计算电路的冗余;通过四级流水架构满足了错误检测操作的时序要求,使用循环冗余校验共享机制平衡了硬件资源的使用;采取基于完整应答的双层控制策略提升了系统的可靠性,通过构建面向资源优化的控制状态机和存储架构简化了确认重传算法的实现逻辑。使用型号为XC7Z100FFG900-2的FPGA搭建双节点系统,板级验证表明:该设计满足协议规范,与同类设计方案相比,最高工作频率提高1.5倍,支持最高6.25 Gbit/s的传输速率,查找表资源和存储资源降低,寄存器资源相近,为开发具有自主知识产权的高速可靠SpaceFibre编解码器提供了参考。     

SpaceFibre网络服务质量时隙资源分配算法

为保证SpaceFibre星载数据网络大量实时数据流的超高速确定性传输,提出一种包含两个子算法的SpaceFibre网络服务质量时隙资源分配算法。形式化描述网络服务质量机制,给出调度矩阵相关定义;创建网络服务质量排队模型,定量分析时隙资源分配对网络时延性能的影响;考虑网络兼容性和算法鲁棒性,给出改进二进制序列调度子算法;采用提高初始种群进化程度和增加遗传算子等方法,给出改进混合单亲遗传调度子算法;利用Opnet网络仿真平台建立网络服务质量仿真模型,对比不同算法下网络时延性能。仿真结果表明,该时隙资源分配算法与其他算法相比,网络平均延时降低,网络性能得到显著改善,对构建低延时SpaceFibre网络具有参考意义。     

一种六通道高速数据采集系统的设计

提出并实现了一种基于PCI总线六通道高速采集系统的结构。该系统采用微机作为采集主控单元 ,兼容三种体制雷达的采集要求 ,可以实现六通道同时采集和大容量数据的存储 ;为了实现高速和大容量采集 ,系统采用S5 933作为PCI总线接口 ,利用PCI总线的高速传输能力 ,满足主控单元与采集单元的数据传输要求 ;同时利用双口RAM内部切换保证连续采集和连续传输 ;控制电路采用FPGA实现 ,简化了电路板设计 ,提高了灵活性。软件系统在WindowsNT平台上实现 ,保证了整个系统的安全性与稳定性。     

基于FPGA和UART接口的多路数据采集系统的实现

为了满足对采集后的数据进行快速、远距离的串行传输、并实时储存的需求,研制了一种基于FPGA和UART接口的多路数据采集系统。采用FPGA实现数据的采集模块、模拟信号路数选择以及数字信号的并串转换等功能;同时利用RS-422接口实现了数字信号远距离的串行传输。功能仿真和实际测量验证了设计的可行性。     

SpaceFibre星载数据网络低延时确定性调度算法

针对超高速SpaceFibre星载网络中多源数据传输的确定性和实时性应用需求,提出一种分类细粒度低延时确定性调度算法。该算法基于差异化调度策略的思想,将数据流划分为三类。为实现网络资源的细粒度分配,引入扩展时隙。该算法采用无冲突均匀调度方法,降低了数据包的平均排队延时。为适应有效载荷组网的航天应用场景,该算法兼顾网络拓扑结构生成调度方案。为验证算法有效性,在OPNET仿真平台下利用自定义建模技术搭建网络仿真模型。仿真结果表明:相比优先权调度和无冲突连续调度机制,该算法实现了时间敏感数据流的确定性传输;随着时隙数目的增加,网络的延时性能和抗抖动性能显著提升,吞吐量性能得到保证;该算法具有一定的航天工程实用价值。     

高速光纤通信网络总线链路的设计与实现

针对某总线数据传输网络要求利用光纤实现宽频带通信链路的问题,提出了一种基于高速光纤通信接口的总线网络链路设计,该设计中以现场可编程逻辑门阵列（field programmable gate array,FPGA）为控制芯片,HTA8525和Aurora协议为光纤通信接口的核心实现光电转换,利用以太网模块将数据转化为上位机可识别的数据帧,可验证总线数据传输的准确性。实验和仿真结果表明,总线网络中的光纤通信链路传输速率达到10 Gb/s级,能够快速进行数据传输,并且可以将数据回传至上位机进行观察分析,解决传统总线网络中传输速率受限等问题,同时提升总线网络的可靠性,满足任务要求。     

航电仿真系统中RS422总线监控软件的设计

针对航电仿真系统总线监控软件专用性强的特点和重复开发多、欠缺标准开发流程的问题,为了提高航电仿真系统的开发效率,根据实际需求提出一种以RS422总线为数据传输通道的总线监控软件的设计方案。该方案采用分层开放式架构,结合面向对象与模块化设计思想,在一定限度内增强了软件的可扩展性与可重用性。在某型号航电仿真系统中的应用表明,以此方案设计的总线监控软件满足航电系统仿真的各项技术指标及用户需求能够有效辅助航电仿真系统的设计与开发。     

基于单片机与FPGA的多通道数字I/O电路设计

针对传统数字I/O电路功能单一,无法满足设备不同信号传输时序不同的需求,利用单片机丰富的外设接口功能以及FPGA引脚数目多、逻辑控制能力强的特点,设计了基于单片机和FPGA架构的多通道字I/O电路,应用于某型防空武器系统的火控计算机。该设计采用STM32的FSMC并行总线实现单片机与FPGA的连接,利用QuartusⅡ开发平台对FPGA内部相关模块进行逻辑设计与搭建,实现多通道信号交互。经实际验证,该方案切实可行,满足火控计算机设计需求,能够实现火控计算机与外围单体之间的信号交互。     

光互连网络中资源预留的多级光互连仲裁机制

基于资源预留策略提出一种多级光互连仲裁机制,通过将网络分级实现快速、高效的仲裁。多优先级数据缓存队列的传输节点设计,提供了不同类型流量的差异化传输;通过预约式两级仲裁机制,实现网络的完全公平与100%的高吞吐率。设计并对快速仲裁通道进行了合理布局,极大地缩短了仲裁延迟。仿真结果表明:采用基于资源预留的分级仲裁策略,在多种流量模式下所有节点均获得公平的服务。与Feather Weight相比,分级仲裁策略吞吐率提高17%;与2-pass相比,仲裁延迟减少15%,同时,功耗减少5%。     

一种支持想定兵力分布式驱动的微内核仿真服务引擎研究

针对现有单引擎架构仿真系统难以高效支撑大规模想定兵力实体行动模拟的问题,提出将想定兵力进行分组抽取并由多个仿真引擎并行驱动的思路。首先,分析了想定兵力分布式驱动机制的实现要素;其次,设计构建了微内核仿真服务引擎,阐述了基于想定兵力分组抽取策略的分布式驱动机制实现过程;最后,通过实验,对比分析了单节点集中式和多节点分布式两种模式下的仿真运行效率,验证了想定兵力分布式驱动实现机制的有效性和可行性。     

支持QoS的无线Mesh网络机会路由优化算法

针对空中骨干Mesh网络资源有限、计算能力相对不足的特点以及传统简单机会路由(Simple Opportunistic Adaptive Routing,SOAR)路由算法未充分考虑负载均衡与不同业务服务质量(Quality of Service,Qo S)保障需求差异性的问题,提出一种支持业务区分的改进型SOAR路由算法。该算法在考虑链路拥塞控制和负载均衡的基础上,定义综合预期传输次数来描述链路的综合状态,有效降低网络拥塞概率;同时根据传输业务类型的不同,设计一种基于层次分析法的路由选择策略,实现路径选择与业务类型的动态匹配。仿真结果表明,在重负载条件下,改进型SOAR路由算法相比传统SOAR路由算法其时延、吞吐量和吞吐率性能明显提升。当网络中存在不同类型业务时,改进型SOAR路由算法能够根据业务Qo S保障需求的差异性自适应选择最佳传输路径。     

火控系统BIT设计与实现

采用层级BIT设计架构,建立了系统级和模块级BIT系统设计模型。设计了PBIT、CBIT、IBIT测试项探测函数、恢复函数等节点属性的统一数据结构。引入故障树理论设计了PBIT、CBIT、IBIT通用自动遍历故障树测试算法,可以实现多种火控系统的"自下而上"的节点测试和"自上而下"的故障诊断。在某火控系统预研项目的应用表明,本BIT系统的设计方案合理可行,易于维护,可显著提高通用火控系统的测试性和可靠性。     

基于准循环双对角阵的LDPC码编码算法研究*

针对校验矩阵形如准循环双对角阵的结构化LDPC码,对比研究了两类高效的编码算法：矩阵分解编码算法和分项累加递归编码算法,指出了两种算法从实现角度是等效的,但分项累加递归编码算法推导更为直观,且便于硬件并行实现。基于分项累加编码算法,提出了一种适合准循环双对角LDPC码的部分并行编码结构,设计实现了IEEE 802.11n标准中的LDPC码编码器。FPGA实现结果表明,所设计的LDPC编码器硬件开销较少,信息比特吞吐率最高能达到13Gbps。     

弹载SINS/GPS组合导航信息同步与融合技术

针对一种基于DSP+FPGA+MCU多处理器计算机平台的弹载组合导航系统设计了精确有效的信息同步的方法,采用GPS接收机提供的1PPS脉冲和MCU提供的脉冲信号实现GPS和SINS信号时间上的同步,采用杆臂校正算法完成了GPS和SINS测量信号空间上的同步.由于系统噪声难于准确统计,因此采用自适应卡尔曼滤波算法进行数据融合.最后对系统进行了跑车试验,试验结果表明系统所采用的方法具有较好的效果.     

FPGA、ARM DSP嵌入式技术的在线航空摄影测量方法*

为满足空间数据实时处理的需求,提高航空摄影测量系统在线处理能力,本文研究一种在线摄影测量的理论与方法,基于嵌入式架构设计一种在线摄影测量系统,使用FPGA、ARM DSP等嵌入式计算技术建立专门的硬件运行环境,移植并优化现有算法到嵌入式系统中,实现摄影测量数据的在线处理。机载航摄实验结果表明,本文方法能够实现对摄影测量数据进行快速稳定的在线处理,验证了基于嵌入式架构的在线摄影测量的可行性,把摄影测量的处理效率提高到了一个更高的水平,同时也进一步拓宽了摄影测量技术的应用领域。     

嵌入式在线航空摄影测量方法

为满足空间数据实时处理的需求,提高航空摄影测量系统在线处理能力,研究一种在线摄影测量的理论与方法,运用嵌入式架构设计一种在线摄影测量系统,使用可编程门阵列(FPGA)方法、高级精简指令集机器组合数字信号处理器(ARM+DSP)方法等嵌入式计算技术建立专门的硬件运行环境,移植并优化现有算法到嵌入式系统中,实现摄影测量数据的在线处理。机载航摄实验结果表明,该方法能够实现对摄影测量数据进行快速稳定的在线处理,验证了运用嵌入式架构的在线摄影测量的可行性,把摄影测量的处理效率提高到了一个更高的水平,同时也进一步拓宽了摄影测量技术的应用领域。     

捷联导引头视线转率估计的交互式多模型样条滤波算法

针对捷联导引头测量信息的弹目惯性视线转率估计,提出了一种基于交互式多模型算法的样条滤波方法(IMM-SF)。基于体视线和惯性视线的映射关系解算惯性视线角,将其作为虚拟观测量进行滤波,设置多个过程噪声模型,每个模型分别采用样条滤波器进行滤波,IMM-SF滤波器的估值结果为各滤波器估值的加权综合。该方法不必对目标的未知机动建模,应用更加方便,并且可在交互式多模型算法的框架下自适应地调整滤波器的噪声。Monte-Carlo仿真结果表明该方法可有效估计视线转率,并可提高估值精度。