新一代箭载无线传感器网络系统架构综述

无线传感器网络技术是新一代火箭测量系统中的关键技术之一。在简要介绍现有箭载无线传感器网络应用的基础上，分析归纳了各个现有系统的技术特点，并以此提出了新一代箭载无线传感器网络的系统架构EPSEN，其中对通信协议的设计思路进行了详细阐述。EPSEN架构的提出，为现有箭载无线传感器网络系统的改进和未来产品的研制提供了重要参考依据，有助于行业标准的形成。     

新一代总线技术AFDX在箭载测量系统设计中的应用研究

传统的箭载测量系统数据传输由点到点的电缆完成,存在布线复杂、占用空间大、质量大、通信速率低等方面的不足,为此提出将新一代总线AFDX应用于箭载测量系统的设计思路。介绍了新一代基于以太网的总线技术AFDX,研究、比较了其技术特点和关键技术,并对基于AFDX的箭载测量系统数据综合网络拓扑结构进行了设计,为设计更高可靠性、更快通信速率、更强灵活性的箭载测量系统提供参考依据。     

基于火箭测量系统的无线传感器网络技术研究CSCD

无线传感器网络技术是未来电子测量与数据获取的重要发展方向之一。在简要介绍无线传感器网络技术的基础上,分析归纳了该技术应用于火箭测量系统的技术难点,其中针对环境适应性和通信协议两个关键点进行了深入挖掘和理论建模,为构建一个可靠高效的箭上无线数据获取方式提供了论证和依据。     

基于网络架构的箭载图像采集系统设计及硬件实现

图像采集系统负责监控和记录运载器上多个重要点位的视频信息。文中介绍了一种基于网络架构的箭载通用图像采集系统,负责采集高清图像并无损存储在图像压缩器内,将高清图像压缩后经遥测传输至地面,由于带宽有限,可实时切换下传的图像信息,同时支持通过网络实时访问箭上图像信息和事后图像数据回读功能,为评估箭上的工作状态或分析故障提供了保障。     

结构健康监测技术在航天运载器结构中的应用探索

为了探索结构健康监测技术在航天运载器结构中的应用，通过把微型传感器纳入箭体结构设计之中，和箭体结构集成为一体，从而达到结构自身对环境参数、受载情况的实时监测。以小型无线温度传感器为研究对象，通过方案设计和试验验证进行了初步探索，并针对在航天运载器结构中应用的后续工作提出思考。     

航天器内环境监测的无线传感器网络应用研究

无线接口技术是航天器电子系统技术发展的前沿和热点之一, 具有广泛应用前景. 提出了用于监测航天器内部及其设备环境参数的无线传感器网络设计方案, 详细介绍了构建航天器内无线传感器网络的通信协议、网络架构、软硬件设计方法, 并给出一个将ZigBee Pro技术应用于航天器内的典型设计实例, 以TI公司最新的CC2530芯片和ZigBee协议栈Z-Stack为基础, 用于监测航天器内部及其设备的温度、湿度、电压、电流等参数. 实验证明, 本设计具有低功耗、 传输可靠、网络鲁棒性及组网灵活等优点.      

无线传感器网络性能评价系统设计

针对无线传感器网络的性能评价指标多样、缺乏统一标准的问题,设计了一种无线传感器网络性能评价系统。该系统包括频谱分析子系统、电流采集子系统和无线传感器监测子系统,能够对无线传感器网络的空中频谱特征、网络中节点的工作电流特征、网络丢包和吞吐量特性进行采集、统计与分析,实现对无线传感器网络的性能评价。     

一种无源无线筒弹环境监测系统设计

针对现有筒弹环境监测系统的缺陷和实际需求,利用声表面波传感测试技术,设计了一种基于SAW传感器的无源无线筒弹环境监测系统,选用多种类谐振型SAW传感器集成安装、共用天线的方式实现温湿压传感信息的同时读取,结合谐振型SAW传感器反射信号特性设计了阅读器电路,实现了发射扫频信号,无线激励SAW传感器,以及解调传感器反射信号的功能。     

一种小型化无线传感网络的设计

采用zigbee技术实现基于mems传感器的无线传感网络节点小型化设计,组成的小型化系统可用于航天器各仓段内部温度、湿度、压力、加速度等状态参数的监测。小型化无线传感网络采用集中供电方式即可以减小节点体积,又便于后续电池更换。传感器信号无线传输方式,可以大大减少航天器电线电缆的数量、减小布线带来的困难及航天器总体质量。     

一种小型化无线传感网络的设计

采用zigbee技术实现基于mems传感器的无线传感网络节点小型化设计,组成的小型化系统可用于航天器各仓段内部温度、湿度、压力、加速度等状态参数的监测。小型化无线传感网络采用集中供电方式即可以减小节点体积,又便于后续电池更换。传感器信号无线传输方式,可以大大减少航天器电线电缆的数量、减小布线带来的困难及航天器总体质量。     

用于卫星入轨段测控的箭载天基测控中继系统

为满足卫星入轨段关键遥测参数下传和遥控指令上传的需求,设计了一种用于卫星入轨段测控的中继系统,方案主要基于火箭现成天基测控终端和卫星现成测控设备。介绍了中继系统的组成、工作原理和工作流程,研究了天基测控相控阵天线波束指向算法,设计了一种卫星遥测、遥控信号中继功能的地面测试系统。该箭载中继系统在快舟一号甲火箭上完成了两次飞行试验验证,两次飞行试验中继转发的卫星遥测数据完整,箭载卫星通信终端接收用户卫星遥测数据的载噪比大于20dB;地面测控中心接收天基遥测返向信号比特信噪比相对接收门限有3dB以上的余量。试验表明,该箭载天基测控中继系统通信链路余量充足,工作可靠,相比通过地面测控资源保障或卫星自身使用天基测控可节省一半以上成本。     

基于网络编码的无线NoC多播映射

具有高带宽、QoS保障和广播等优点的无线片上网络（NoC）能为通信信号系统的多核并行处理提供平台,而网络编码能够以较小功耗开销为代价显著提高NoC的传输效率。本文从通信信号系统的多播特性与需求出发,为无线NoC建立合适的架构与映射模型,在多约束条件下设计满足网络吞吐率性能最大化及核间通信延时、数据传输和编码功耗等开销最小化的任务映射与网络编码技术联合优化方法,实现了任务的高效并行与多处理核的协同工作。实验表明,本文提出的网络架构及映射算法与传统方式相比能节约6%的功耗,得到16%的吞吐率增益,并且路由节点硬件实现复杂度低。      

虚拟层次化无线mesh网络信道分配策略

为了获得具备良好的用户分集效果和路由稳定性的无线mesh网络,提出了一种虚拟层次化网络架构.这种无线mesh网络将临近节点聚合为虚拟小区,该小区内部节点不仅能够直接通信,还具有路由转发功能.虚拟小区内部节点之间的连接构成虚拟的底层网络,虚拟小区之间的连接则构成虚拟的顶层网络.为解决虚拟层次化无线mesh网络的信道资源分配问题,提出了一种图着色模型——广义集合T-coloring模型.该模型以虚拟小区为无线信道的分配单位,并采用射频防卫度为无线信道的干扰约束指标,在保证网络连通性的前提下,既降低信道干扰又提高信道利用率.采用虚拟小区分裂方式进一步增加了网络容量也提升了信道分配公平性.仿真结果验证了该策略的有效性.     

航天简讯

日美合作开发新一代大型火箭发动机□□日本三菱重工业公司计划与美国波音公司合作 ,于 2 0 0 3年开发出新一代大型火箭发动机 MB- XX。MB- XX将以液氢和液氧为燃料 ,采用日本 H- 2 A型火箭第 2级的发动机技术。为使箭载卫星顺利进入运行轨道 ,日美公司将在 MB- XX的研制过程中应用发动机停止工作后重新点火等新技术。新一代发动机的推进能力将比 H- 2 A型发动机高出50 %～ 80 %。目前 ,日美公司已经试制出MB- XX的重要部件——燃烧器。研制新型火箭发动机是为了向美国、欧洲、日本等正在开发的新一代大型火箭提供强大的推进器。波…     

“长征八号”运载火箭电气系统一体化设计技术

一体化设计是航天运载器电气系统发展的主要趋势。回顾了国内外新一代运载火箭电气系统的发展现状,提出了基于多余度系统总线和综合电子的新一代中型运载火箭"长征八号"电气系统架构,重点从系统集成一体化、供配电一体化、软件一体化、测试一体化、测控一体化等方面介绍了电气系统一体化设计技术。结果表明:该设计技术不仅实现了系统功能的一体化集成,而且实现了电气系统由传统的分系统研制到跨系统集成的突破。同时,该电气系统一体化设计技术可简化测试发射流程,提高运载火箭快速发射能力,满足了新一代中型运载火箭在低成本、高可靠、快速发射的需求。     

基于CC1310芯片的多通道高速率低功耗无线传感系统

为有效减轻新一代运载火箭传感器数据采集与传输系统的质量, 设计并实现了基于CC1310芯片的无线传感器系统。采用频分复用(FDM)结合时分复用(TDM)的方式完成多节点组网并实施分组管理, 组间频分复用既实现了节点数的扩增, 又提升了传输速率复用倍数, 分组数为4时子节点数量可达100个以上。提出主节点授时法结合多节点分时传输协议的优化设计方法, 保证多节点高精准同步, 避免节点间碰撞, 获得了最优的组内可达速率;设计节点唤醒/休眠模式切换策略, 有效降低了系统功耗。实测结果表明:2个主节点带5个子节点并行工作时, 传输速率可达400 Kbps, 且主节点数量增加时, 系统的传输速率成比例增大;单个子节点忙时功耗不超过60 mW, 闲时功耗不超过12 mW, 平均功耗为15.2 mW, 符合低功耗要求;同时, 所设计的无线传感系统具备良好的可靠性和鲁棒性。      

基于VPX架构的遥测采集平台设计

当今世界各航天大国都在大力发展航天测控通信技术,但现有测控设备间连接关系复杂,不利于系统小型化、低功耗设计,很难满足新型飞行器的设计需要。针对现阶段测控通信系统提出的一体化、小型化,高可靠性等要求,对VPX总线架构进行研究,并应用于遥测采集平台设计。提出了基于VPX架构的遥测采集平台设计方案,经试验验证,可满足目前测控通信系统提出的小体积、高速率以及高可靠性共存的设计需求,在航天领域具有广阔的发展前景。     

LA-CDMA蜂窝移动通信系统的无线定位技术

讨论了蜂窝移动通信系统中无线定位技术在智能交通系统(ITS)中的应用.特别针对了在我国具有自主知识产权的第三代移动通信系统,LA-CDMA系统中附加无线定位功能的原理与方法,提出了在正向链路和反向链路中分别实现定位服务方法,并指出各自的优点和缺点,同时分析了在CDMA蜂窝网络中定位所遇到的各种问题.     

基于数据融合的MEMS阵列加速度传感器实现方法

针对单MEMS加速度计性能有限无法满足实际工程中日益复杂且严苛的检测需求的问题,提出了一种基于数据融合的MEMS阵列加速度传感器实现方法。首先,设计了MEMS阵列加速度传感器的系统架构,并分析了对数据融合算法的技术需求;然后,针对已有的数据融合技术无法满足MEMS阵列加速度传感器的精度与实时性要求的问题,提出了基于离散对数映射的自整定加权融合算法,在此基础上,设计了MEMS阵列加速度传感器的仿真验证方案。仿真实验结果表明,提出的方法通过三个不同范围MEMS加速度计的阵列集成提高了信号检测能力,相比于最优拼接法其平均损失降低了6.1%,且融合数据精度优于各个加速度传感器的原始仿真数据,是高性能MEMS阵列加速度传感器的有效实现方案。     

无线传感器网络三维自身定位方法

针对部署在三维空间的无线传感器网络,提出了一种传感器节点自身定位方法APIT-3D(Approximate Point-In-Tetrahedron),通过判断传感器节点是否位于由锚节点组成的四面体的内部,筛选出可能的位置区域,并最终计算这些区域交集部分的重心,作为待定位节点的位置.仿真实验表明,作为一种不基于测量设备的定位方法,APIT-3D可以达到节点通信半径的40%以下的较高精度的三维定位,而且通信开销相比于二维定位方法增幅不明显.APIT-3D定位方法无需复杂的测距设备和昂贵的外部设施,且通信协议相对简单,因此是一种低成本、低功耗的无线传感器网络三维自身定位方法.