基于FPGA的AFDX交换机内嵌ES处理模块的设计与实现

在航空电子全双工交换式以太网(AFDX,Avionics Full Duplex Switched Ethernet)的交换机中,内嵌终端节点系统(ES,end system)处理模块是连接外部终端与调度模块之间的关键部分。基于ARINC644规范第7部分,提出符合该规范的AFDX交换机内嵌ES处理模块的设计方案,采用软硬件协同设计方法对ES处理芯片进行设计与实现,并搭建平台进行测试验证,测试结果表明,所设计的ES处理模块能够达到ARINC664协议性能要求。     

一种基于解析冗余关系的半定性故障隔离方法在航天器推进系统中的应用

针对航天器推进系统的时变特性以及随机因素给故障隔离带来的困难,提出了基于Z-检验分析和解析冗余关系相结合的半定性故障隔离方法。基于状态空间转换的思想,运用基于系统诊断键合图模型建立的解析冗余关系挖掘系统时不变的结构特征空间信息,并对解析冗余关系残差进行趋势分析获取时不变、具有残差变化方向的故障特征矩阵,针对存在随机因素对残差定性化的影响,利用了Z-检验分析对残差进行定性化获取观察特征,通过观测特征与故障特征的比较进行系统故障隔离。将该方法应用于推进系统的故障隔离中,结果证明了该方法能有效避免获取推进系统时变诊断准则以及来自系统建模和参数测量等随机因素的干扰,提高了推进系统故障隔离的鲁棒性。     

RDWT和NVF的自适应彩色图像水印算法

提出一种基于冗余小波(RDWT:Redundant Wavelet Transform)和噪声可见度函数(NVF:Noise Visibility Function)的彩色图像水印嵌入新算法,该算法利用主体图像的稳态广义Gaussian模型描述图像的局部特性,建立了水印信息的加权系数计算公式。在水印嵌入过程中先对主图像在YIQ空间的Y分量进行RDWT变换。同时利用NVF函数对经过加密变换的水印进行加权处理,然后利用奇异值分解将水印嵌入到变换域复杂纹理和边缘区域。实验结果表明该算法在保证水印不可见性的同时能很好地抵抗多种几何攻击和图像处理攻击,实现了水印鲁棒性、不可见性和容量的统一。     

一种基于改进Bounding Box的移动信标辅助节点定位算法

针对无线传感器网络的节点自定位问题,提出一种利用单个移动信标的定位算法。该方法在传统Bounding Box定位方法的基础上,结合信标的实际通信区域,提出“O-区域”和“S-区域”的概念,通过对新接收到的信标位置分类讨论,进一步缩小未知节点的可能区域。通过仿真比较,验证了该方法的性能优于质心定位法和Bounding Box定位法,同时定位精度与移动信标的通信半径大小有关。     

不同采集设备时间对准研究及误差分析

在数据采集和测试领域,经常出现对不同采集设备的记录参数进行对比分析的情况.为保证对比分析的正确性,需要对来自不同采集设备的数据进行时间上的对准.针对采集设备缺少时间信息的情况,提出一种利用关键参数的关键变化节点实现不同采集设备时间对准的方法.选取记录在不同采集设备中的同一个参数设为关键参数,分别查找该参数在两采集设备中发生同一状态变化的采集时刻位置,该时刻位置作为关键时间节点.利用该关键节点和采集设备的采集频率,实现不同采集设备起始时刻的对准.最后利用数值内插,实现不同采集设备在任意时刻的时间对准.通过均值和方差工具对该方法的时间对准精度进行分析,结果表明时间对准精度取决于采集设备的采集频率,当不同采集设备采集频率差异较大时对准精度取决于较低的采集频率.     

使用FPGA设计高可靠SpaceWire路由器

为了提高系统的可靠性和可用性,提出一种基于静态随机存取存储器（Static Random-Access Memory,SRAM）型现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array, FPGA）的SpaceWire路由器设计方法。路由器通过系统级三模冗余技术加固,采用基于位流重定位的动态部分刷新技术修复系统中发生的软故障,并提出一种基于工作输入和健康现态的实时状态同步方法,以确保故障模块修复后的状态与其他模块同步。因此,该系统能够进行错误掩蔽和自我修复。在Xilinx Virtex-5 FPGA开发板ML507上对所提出的路由器系统结构和设计方法进行实现和验证。实验结果表明,路由器的可靠性和可用性显著增加,且系统的实时性很好,能保证路由器在整个工作过程中提供正常服务而不会引起系统功能中断或延迟;位流重定位技术的采用将所需存储空间减少三分之二,同时也降低了原始位流本身故障的可能性。     

基于数据冗余的BDS长报文传输机制改进算法?

北斗卫星导航系统（ Beidou Satellite Navigation System,BDS）只能传输字节受限的短报文,对于长报文需要通过分包和多次重传改善报文传输的成功率,这样会造成系统平台数据发送延误和网络拥塞。提出一种基于数据冗余的数据分包传输机制,该传输机制以数据包为处理对象,采用异或运算得到冗余包,编码简单,编码解码速度快。通过Matlab仿真,证明基于冗余编码机制比无冗余编码单次发送机制的数据接收成功率高15％以上,两次发送对多包的数据接收成功率有较大提高。     

基于IMM-RUASFF的网络化目标跟踪算法

针对目前网络化目标跟踪算法存在实时性差、精度低等问题进行了研究。首先,基于网络信息共享需求,建立了网络探测节点的目标跟踪模型;其次,网络探测节点目标跟踪需求和实战要求发现目标经常是有多种运动状态并存,而单一模型的滤波器不能满足对机动目标跟踪性能的要求,采用了基于交互式多模型(Interacting Multiple Model,IMM)的有反馈实时更新的异步状态融合算法。最后,针对多个探测节点目标跟踪的状态融合估计问题,提出了一种有反馈实时更新的异步状态融合算法,通过仿真验证了算法的有效性。     

冗余捷联惯组信息容错管理算法

对于单机多表斜置冗余捷联惯组的故障诊断、隔离和重构,提出无迹卡尔曼滤波结合三交叉容错融合方法。考虑各误差项,对不同的冗余配置建立统一数学模型。通过三交叉重构模型的设计可快速隔离一度故障并输出正确结果,对被隔离的故障表各误差系数采用无迹卡尔曼滤波方法标定,可辨识因误差系数改变而引起的软故障。以单机五陀螺的两种误差系数软故障为例仿真验证了冗余捷联惯组信息容错管理算法的正确性。