基于CPCIe高速总线的机载多核计算处理平台

由于中小型飞机航空电子系统对计算处理平台体积、功耗和重量方面的严格限制，有必要对计算处理平台进行高性能、小型化、低功耗的针对性设计。研究了一种基于CPCIe(CompactPCI Express)高速总线和多核处理器的机载计算处理平台架构，攻克了多核处理和CPCIe高速信号完整性在航空电子系统中的适应性问题，设计并实现了一款基于CPCIe高速总线的分布式机载多核计算处理平台，对CPCIe总线信号完整性进行了仿真和测试，最后在航空电子系统中对计算处理平台进行实施验证。相比于传统的联合式架构和综合模块化架构，计算处理平台的性能功耗比分别提升约7倍、5倍，性能体积比分别提升约24倍、2倍，性能重量比分别提升约15倍、1.7倍，可以满足中小型飞机航空电子系统对计算处理平台小型化、低功耗和高性能的需求，具有较好的工程应用参考价值，在航空领域具有广泛的应用前景。     

机载嵌入式系统中的多核处理架构研究与分析

与单核处理器相比较，多核处理器在性能、功耗、体积以及重量各方面都有绝对的优势，这使得多核处理器在机载嵌入式系统中的应用成为必然趋势。在分析了航空电子系统的任务特点之后，介绍了两种最常见的多核处理器系统架构：对称多处理（SMP）和非对称多处理（AMP），对这两种系统架构在机载嵌入式系统的应用进行了研究分析，并分析了其关键技术对实时性、安全性和确定性的影响。     

新一代机载计算机资源架构研究

机载计算机资源架构指的是由处理器硬件和操作系统软件组成的架构。针对机载计算机专用程度高、互操作性差、无统一标准的问题,提炼出新一代机载计算机资源架构,确定了机载计算机资源的范围,深入探讨了机载计算机资源各组成部分的功能,重点分析了硬件、硬件接口系统、操作系统、健康监测和分区的关键指标和机制。新一代机载计算机资源架构可有力减少不同机载计算机资源间技术发展的"烟囱"和壁垒。     

基于GPU和隐式格式的CFD并行计算方法

从图形处理器(GPU)架构特点出发,提出了基于数据并行的隐式计算流体力学(CFD)求解方法,空间离散格式采用迎风Roe格式,计算网格适用于结构和非结构网格。采用统一计算设备架构(CUDA)技术实现了GPU上的隐式CFD并行计算。分别在Intel Core2 Quad3.0GHzCPU和NVIDIAGTX280 GPU上进行了计算,结果表明隐式格式计算速度是显式格式6倍以上,采用显式格式的计算加速比达到28倍,采用隐式格式计算加速比达到了28.7倍,同时计算加速比随计算规模的增加而增加。计算结果和实验结果较为吻合。     

基于机载多核弱序存储模型的共享内存驱动软件设计方法研究

随着航空电子系统承载的应用日趋复杂，飞机对机载计算机的计算力和功耗比要求不断提升，这也推动了嵌入式多核处理器的加速应用和普及。多核处理器在航空电子设备的深入应用，随之而来的是运行其上的软件复杂度急剧上升，面向应用的航电系统设计面临挑战。多核处理器平台由于需要面对并行、指令乱序、资源共享冲突等问题，而目前国内大多数机载嵌入式软件和驱动仍然是基于单核处理器设计和实现的，影响最大的是在机载嵌入式实时操作系统环境下的驱动软件，因此需要充分考虑多核带来的各方面影响，尤其是需要兼顾共享内存等资源的使用冲突和实时高效要求。本文结合机载航电多核处理平台的特点，提出了一种基于机载多核弱序存储模型的共享内存驱动软件设计方法，并基于该方法设计了FC 总线驱动和MBI 总线驱动，项目应用结果表明，设计的驱动程序在多核处理器平台上数据传输正确，验证了方法的正确性和有效性。     

机载超轻量化卷积神经网络加速器设计

卷积神经网络庞大的权重参数和复杂的网络层结构,使其计算复杂度过高,所需的计算资源和存储资源也随着网络层数的增加而快速增长,难以在资源和功耗有严苛要求的机载嵌入式计算系统中部署,制约了机载嵌入式计算系统朝着高智能化发展。针对资源受限的机载嵌入式计算系统对超轻量化智能计算的需求,提出一套全流程的卷积神经网络模型优化加速方法,在对算法模型进行超轻量化处理后,通过组合加速算子搭建卷积神经网络加速器,并基于FPGA开展网络模型推理过程的功能验证。结果证明：本文搭建的加速器能够显著降低硬件资源占用率,获得良好的算法加速比,对机载嵌入式智能计算系统设计具有重要意义。     

基于多核处理器P2020的综合数据处理模块设计及应用

机载综合数据传输装置是现代航空电子系统的重要组成部分.它能够实现计划数据加载、总线数据记录、音视频压缩数据记录、分系统软件加载等功能.而综合数据传输装置中的综合数据处理模块则是设备的核心部分.Freescale PowerPC 系列产品是一种广泛应用于工业、通信、军事领域的处理器.本文研究了Freescale PowerPC新多核处理器P2020的特点,主要介绍了基于此处理器平台的综合数据处理模块设计,研究其在实际中的应用.     

基于多核处理器P2020的综合数据处理模块设计及应用

机载综合数据传输装置是现代航空电子系统的重要组成部分.它能够实现计划数据加载、总线数据记录、音视频压缩数据记录、分系统软件加载等功能.而综合数据传输装置中的综合数据处理模块则是设备的核心部分.Freescale PowerPC系列产品是一种广泛应用于工业、通信、军事领域的处理器.本文研究了FreescalePowerPC新多核处理器P2020的特点,主要介绍了基于此处理器平台的综合数据处理模块设计,研究其在实际中的应用.     

软件无线电的可重构流处理器体系结构

 针对软件无线电中存在通用数字信号处理器（DSP）计算能力不足以及专用基带处理器缺乏扩展性的问题,提出了一种新的处理器：面向软件无线电的可重构流处理器及相应的专用指令集。仿真证明,该处理器的可重构设计具备指令集扩展能力,可以对多种无线通信标准甚至是新的通信标准提供支持;面向软件无线电的流体系结构和专用指令集保证了对多种高速无线基带信号的实时处理,运算能力是通用DSP的5~13倍。该处理器为软件无线电中的硬件设计难题提供了一种新的解决途径。     

机载计算技术的新进展

导读:分析了未来信息化技术对航空武器装备和作战方式的影响,提出了机载计算技术的发展方向,并对国际的最新研究情况,包括跨平台分布式计算系统、分布式综合化模块化结构、高组装/功率密度技术、多核处理器应用、高安全机载操作系统、高安全无线网络等,进行了总结,对国内机载计算技术的发展具有一定的参考价值.     

机载嵌入式可重构信号处理系统设计

为使机载嵌入式信号处理系统性能更加均衡,更好地适应机载嵌入式环境,在比较三种传统的机栽信号处理系统架构的基础上,提出了一种系统可伸缩、功能可重构的信号处理系统架构,并分析了其系统特性和关键技术。从可编程能力、处理性能、通用性以及可扩展性等方面比较了三种信号处理系统架构,结果表明:可重构信号处理系统架构具有较强的综合性能,能更好地满足机载嵌入式应用的需求。     

边缘计算在电机远程运维系统中的应用探讨

介绍了边缘计算的基本概念及与云计算的对比。针对电机远程运维需求,介绍了电机远程运维系统的架构及主要功能。在描述边缘侧设备与远程运维平台的数据交互过程的基础上,详细阐述了边缘计算在电机远程运维系统中的应用。     

中等PRF机载PD雷达频域恒虚警处理性能计算

 一、引言 在中等脉冲重复频率（PRF）工作时,MTI-FFT-CFAR是PD或MTD雷达信号处理器的一种典型结构。Lawrence和Moore对MTD雷达在地杂波和气象杂波背景中的检测性能的计算中,假设了邻近距离单元中的杂波样本是独立同分布的（iid）。而在MTI-FFT-频域单元平均CFAR处理器中,频域单元的杂波样本明显偏离iid假设。门     

基于云平台的飞行试验数据中心架构设计

近年高密度航天发射任务和不断提升的数据采集处理能力使得试验数据规模呈几何级数增长,但目前采用的传统试验数据存储管理和应用服务手段已难以适应任务发展的形势要求.针对航天任务参试系统多、地域跨度广、试验数据采集源多、规模增长迅速、业务应用复杂及用户多样等特征需求,采用云存储和云计算技术,提出了一种基于云平台的分布式数据中心架构,论述了基于两级数据中心的应用服务模式,实现了两级数据中心的整体设计,支持全系统计算资源、存储资源、网络资源和业务资源的统一调度管理,支持计算节点、存储节点和网络节点的动态扩展,能够较好地满足海量飞行试验数据的长期存储管理和高效应用服务需求.     

利用数据库实现分布式任务的程序和数据存储

提出了一种建立在数据库管理系统层级之上的分布式任务的程序和数据存储模型,给出了基本的程序、数据存储模型设计、计算模型的基本体系结构和工作原理以及应具备的基本功能模块,为实现安全的、易用的、高性能的管理者-工作者计算模型打下了理论基础。     

Efficient robust AMF using the FRACTA algorithm

The FRACTA algorithm has been shown to be an effective space-time adaptive processing (STAP) methodology for the airborne radar configuration in which there exists nonhomogeneous clutter, jamming, and dense target clusters. Further developments of the FRACTA algorithm are presented here in which the focus is on the robust, efficient implementation of the FRACTA algorithm. Enhancements to the FRACTA algorithm include a censoring stopping mechanism, an alternative data blocking approach for adaptive power residue (APR) censoring, and a fast reiterative censoring (RC) procedure. Furthermore, a coherent processing interval (CPI) segmentation scheme for computing the adaptive weights is presented as an alternative approach to computing the adaptive matched filter (AMF) weight vector that allows for lower sample support and reduced computational complexity. The enhanced FRACTA algorithm, denoted as FRACTA.E, is applied to the KASSPER I challenge datacube which possesses dense ground target clusters that are known to have a significant deleterious effect on standard adaptive matched filtering (AMF) processors. It is shown that the FRACTA.E algorithm outperforms and is considerably more computationally efficient than both the original FRACTA algorithm and the standard sliding window processing (SWP) approach. Furthermore, using the KASSPER I datacube, the FRACTA.E algorithm is shown to have the same detection performance as the clairvoyant algorithm where the exact range-dependent clutter covariance matrices are known.     

GPU平台上的叶轮机械CFD加速计算

通过数据并行的方式对一个成熟的叶轮机多块网格气动计算程序(MAP)进行了并行化处理,利用计算统一设备架构(CUDA)技术实现了在图形处理单元(GPU)上的并行计算.保留了原程序中的2阶空间迎风格式和隐式时间离散格式,并采用了隐式迭代对线性系统进行求解.经过2个叶轮机械算例的测试,与在传统的中央处理器(CPU)上运行的原程序相比,在计算结果完全一致的前提下,单GPU的计算速度最高可达单CPU计算速度的8.89倍,与四核并行的CPU计算相比可以得到2.39倍的加速.     

基于IP核的可扩展机载图形引擎设计

先进座舱显示系统要求新一代机载图形引擎必须在具备较强图形实时渲染性能的同时,满足可靠性、可扩展性等航空产品的特定需求。本文分析了传统机载图形引擎实现技术的局限性,给出了基于IP核的可扩展机载图形引擎架构及设计实现。这种图形引擎在图形渲染性能和可靠性、可扩展性等之间取得平衡,支持基于模型的图形软件开发,同时满足成本控制和长生命周期支持等需求。     

区块链与 5G MEC在军事领域的融合应用

第 5代移动通信技术(5G)与移动边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)的深度融合,实现了省带宽、降时延、均负载和高隔离的目标。为进一步增强军事场景中信息安全保障能力,首先,开展了基础理论研究,梳理了技术发展现状、能力指标和网络架构,为设计区块链与 5G MEC融合架构提供了理论支撑;其次,采用映射方法对民用技术的军事转化与融合改进开展了可行性分析,指出了技术融合的涌现性;此外,基于多视图方法论开展了需求分析,提出了 1种 5G网络架构下 MEC与区块链的融合架构;最后,基于所提系统设计了 3种军事应用场景,并给出了系统参考架构和优化方法。通过分析,3项技术在军事领域的融合应用具有一定的可行性,在综合保障、演训行动和卫勤医疗场景中能够提供安全可信条件下数据的高效处理和灵活流转。