基于文件的MIL-STD-1553B总线传输研究

MIL-STD-1553B总线适用于小数据量的周期信号以及极少的非周期性信号的传输。为简化机载环境中任务数据传输的设计,提出了基于1553B总线的文件传输需求。简单介绍了1553B总线字格式和消息格式,提出了基于满帧和余帧的大块数据传输方法,构建了文件信息帧和文件数据帧,分析了文件传输的时序和发送及接收的流程。通过设计新的方式命令字实现BC→RT的文件传输,通过设计向量字实现由RT请求传输文件的异步通信。     

双口RAM在航天伺服系统中的应用

航天伺服系统中数据传输具有高速实时等特性,针对采用双口RAM进行并行数据传输时易发生冲突的问题,提出了一种新的数据传输机制。不同于现有握手等待和优先级抢占等方案,从最根本的分时访问总线和数据空间的角度出发,设计了一种同步分时访问机制,实现了无冲突访问数据的高速传输。基于该同步分时访问机制,设计了基于FPGA的双口RAM数据传输方案,并通过仿真验证了该方案的可行性。搭建了数据传输测试平台,设计了多种测试用例。经过测试表明,该双口RAM性能稳定,实现了零误码率数据的高速传输。     

虚拟无线电航天测控系统数据并行同步传输技术研究

虚拟无线电测控模式是航天器测控发展的必然趋势,虚拟无线电测控与软件无线电测控在多路数据并行传输和时间同步方式上有着本质的区别。本文在分析数据并行同步传输基础上,提出利用动态分时复用的传输模式,解决在较大传输时延情况下,传统软件无线电帧结构造成并行传输的高速数据被低速数据阻塞的现象;并针对虚拟无线电测控系统采用的异步工作模式造成数据传输和处理时延不确定性的问题,提出基于数据帧结构的时间同步方法,以较为通用化的方法实现测量同步。     

直9系列直升机机载数据传输电缆布线优化分析

直9系列直升机是在法国海豚直升机国产化基础上改进改型形成的快速轻型多用途双发直升机,已生产了十余个型别,是国产直升机的主要机种。经过改型后的直9系列直升机安装了更多的先进机载电子设备和任务设备,设备的信号传输依赖于机载数据传输电缆,数据传输电缆之间的电磁干扰会导致设备不能发挥正常功能,影响了直升机的安全运行和能力发挥。通过对直9系列直升机机载数据传输电缆的仿真分析计算,得到了电缆回路之间的距离、屏蔽层厚度、布线方式与电磁耦合之间的关系。为同类的直升机/飞机的机载数据传输电缆优化布线及电磁兼容设计提供一定参考依据。     

MC-CDMA应用于TDRSS多址业务的关键技术研究

传统TDRSS的多址业务采用单载波CDMA扩频方式,数据传输速率和频带利用率低,设备复杂。采用MC-CDMA方式代替现有的单载波CDMA方式,并结合TDRSS的应用环境对MC-CDMA上下行链路的结构进行分析,探讨了扩频序列设计、信道估计和系统同步等方面有关关键技术问题的解决方法。     

用时间分辨法实现半导体激光器特性脉冲测试

提出了一种基于时间分辨的脉冲式半导体激光器特性测试新方法,并研制了相应的测试系统。该方法根据脉冲驱动源的时序,同步产生采样窗口信号,然后根据采样窗采集半导体激光器的注入电流、端电压和输出光功率等数据,进而获得表征器件特性的曲线和参数。该方法解决了半导体激光器特性测试中的2个关键问题：一是现有的连续测试方法造成的器件温升,影响测试准确性和安全性;二是解决了脉冲驱动源与测试的同步问题。文中给出了最小脉冲宽度达100 ns的窄脉冲驱动的L-I-V测试曲线和测试参数。     

电弧风洞真空氩气起弧技术研究

为解决传统金属丝熔融法起动电弧风洞准备时间长、可靠性差、熔渣影响设备安全和参数测试等问题,研究分析了电弧风洞采用真空氩气起弧技术起动的可行性。通过试验对比分析了起弧间距、进气方式以及控制时序等参数对电弧风洞起动特性的影响,利用一级触发、逐级拉弧的方式实现数米长电弧加热器的安全起动。结果表明,真空氩气起弧技术可以稳定、可靠、快速起动电弧风洞;起弧间距为25mm时,起动时间短,平均电流低,设备烧损小,起动最可靠;采用阴极尾部通氩气的进气方式,起动稳定、操作方便、维护简单;该起弧技术具有最佳的控制时序,确保了起动稳定可靠。     

信号完整性在电磁兼容测试中的应用

传输环境的阻抗不匹配可导致传输信号反射,降低信号的传输质量,引起信号完整性问题。为此,通过电磁兼容测试实例来分析信号完整性在电磁兼容测试中的重要性,提出新的测试方法。     

多窗口传输协议及其在航空电子系统大数据传输中的应用

随着航空电子系统模块化技术的发展,系统内大数据传输的需求越来越明显,现有的几种大数据传输方式或需要更改现存系统架构,或需要系统具有特定功能支持,难以在不同的航空电子系统中进行广泛应用。为解决这一问题,本文提出一种可在系统应用层中实现的多窗口传输协议及其实现方法。该协议使用额外的资源同时进行多窗口信息传输,保证了在机载网络不稳定环境下传输的速率和稳定性,满足系统大数据传输的需求。而且方法在应用层实现,避免了对系统现有硬件和软件架构的更改,适用范围较广。     

MC-CDMA应用于TDRSS多址业务的关键技术研究

传统TDRSS的多址业务采用单载波CDMA扩频方式，数据传输速率和频带利用率低，设备复杂。本文提出采用MC—CDMA方式代替现有的单载波CDMA方式，结合TDRSS的应用环境对MC—CDMA上下行链路的结构进行分析，并对扩频序列设计、信道估计和系统同步三方面的关键技术问题提出解决方法。采用MC—CDMA可以大大提高现有TDRSS多址业务的数据传输速率，频带利用率提高一倍，设备简单，在未来的航天通信中具有重要的现实意义。     

飞行仿真系统网络传输与同步技术

网络通信是分布环境下飞行仿真系统需要解决的关键技术,包括网络传输量和时钟同步等。网络传输量方面,采用DR模型降低了网络数据更新频率,减少了数据通信量,并采用数据封包、解包的方法降低了网络频繁调用带来的时间损耗;时钟同步方面,采用了硬件同步电路和软件高性能时钟相结合的时钟同步方案,确保了飞行仿真系统时间推进的严格同步。在此基础上,构建了基于适配器模式的、支持多协议的通信引擎网络中间件,将顶层应用和底层通信进行有效隔离,降低了应用层开发量,加快了系统集成效率,在多型飞机模拟器中得到了应用。     

不同GNSS星载原子钟周期特性分析

高精度的卫星时钟修正是全球卫星导航系统实时精密单点定位和授时服务的重要基础。为了提高GNSS钟差预报精度,需要对GNSS星载原子钟的周期特性进行分析。基于2016年全年的GNSS精密卫星钟差数据,利用中位数方法进行了数据预处理,使用多项式拟合模型分析了卫星钟的拟合残差,利用频谱分析法分析了BDS、GPS卫星钟差的周期特性,全面分析了BDS、GPS星载原子钟的周期特性。分析结果表明：除Cs钟外,其他卫星钟差都表现出较好的周期特性,BDS、GPS的主周期项基本在12h、24h、6h附近;同时不同的轨道、原子钟,其钟差周期项不同,而相同的轨道类型,其钟差周期项也存在一定差异;卫星的钟差主周期分别近似为其卫星轨道周期的1/2倍、1倍、2倍。     

基于CRC校验的航电网络传输通道安全性分析

完整性概率是民用飞机与系统安全性的评价指标之一。循环冗余校验(CRC)是航空电子系统通信网络中广泛应用的完整性设计措施。针对缺乏CRC校验定量安全性分析的现状,基于标准CRC校验的性能,研究了业务数据在航空电子系统通信网络传输过程中出现错误且被CRC漏检的概率。结合案例分析了CRC校验对航电网络传输通道完整性需求的影响。分析结果表明通过在应用层采取CRC校验等设计措施,并确保业务数据在网络传输过程中发生错误且被CRC漏检的概率满足顶层分配的完整性需求,则网络传输通道或链路层可无需考虑针对特定业务数据的完整性需求,进而缓解对网络传输通道的安全性需求。分析思路为航电网络CRC校验设计及安全性分析提供参考。     

基于iGMAS的国家标准时间精密授时系统

UTC是国际标准时间.UTC(NTSC)是UTC的物理实现之一,是我国的国家标准时间,也是我国一切授时业务的基础.目前,广泛应用的GNSS授时精度可达10～50ns.随着现代信息社会的快速发展,数十纳秒的授时精度及事后处理的工作模式已无法满足需求.针对上述问题,设计了基于iGMAS的国家标准时间精密授时系统(PTS).PTS的基本原理为:服务端基于iGMAS平台生成实时轨道及以UTC(NTSC)为参考的实时卫星钟差,用户端结合实时产品及伪距、载波相位观测数据,解算本地钟与UTC(NTSC)偏差.此外,搭建了PTS原型系统并展开测试分析,测试结果显示,基于PTS原型系统,各用户站授时精度均优于1ns.与GNSS授时技术相比,PTS将授时精度提高了1～2个量级,且基于国家标准时间授时,成本低廉,易于实现,具有应用前景.     

载波相位DGPS标校系统时间同步设计与仿真

在设计和实现载波相位DGPS标校系统时,各个子系统之间及内部数据传输过程中存在的时间延迟问题是整个标校系统的关键问题之一。文章针对各子系统数据传输的时间延迟问题,详细介绍了时间同步的不同方法;提出了一种利用GPS OEM板提供外部时间基准与基于TCP网络的时间同步算法处理网络延迟相结合的分布式混合时间同步方案,并对其原理和实现过程进行了阐述;仿真实验证明了分布式混合时间同步方案的可行性和有效性。     

iGMAS分析中心产品一致性分析及其应用研究

通过比较不同分析中心提供的精密轨道与钟差产品发现，不同分析中心的轨道和钟差表现出明显差异，并且轨道径向和钟差的相对偏差存在很强的相关性和周期特性。经过数据分析，BDS、GPS、GLONASS的轨道径向和钟差相对偏差具有12h和24h周期项，而Galileo具有12h周期项。因此，提出了一种新的钟差拟合及加权综合方法，通过建立多项式+不同周期项模型对钟差进行拟合求得残差序列，利用残差序列对不同分析中心产品的钟差值进行定权，并将加权均值作为钟差综合值。通过与ISC钟差对比发现，提出的钟差综合模型可以明显提高部分分析中心产品的钟差精度，并优化iGMAS分析中心钟差产品的一致性。     

Comparison of Bit Synchronization Schemes Using AM and Summed Clocks

This paper considers bit synchronization through the use of a separate clock signal which is either amplitude modulated onto or summed with the data signal. For continuous data transmission, such schemes are known to be inferior, in the sense of efficient use of power, to schemes which derive synchronization directly from the data signal. However, these techniques have application in burst systems such as spacecraft command systems, and in systems where receiver simplicity is more important than power conservation. For systems in which the composite data-clock signal subsequently modulates an RF carrier, it is shown that the summed clock signal performs slightly better than the AM clock signal, and that for both signal types, the optimum allocation of power between data and clock is approximately 9:1.     

面向导航增强的低轨卫星钟差确定及预报方法研究

低轨导航增强是未来导航发展的重要趋势,而高精度低轨卫星钟差是实现低轨导航增强的必要条件。基于Sentinel-6A卫星,对低轨卫星钟差特性进行了分析,给出了钟差确定方法及影响因素,介绍了顾及钟差特性的低轨卫星钟差预报方法。实验表明,低轨卫星钟差含有多个周期项,给低轨卫星建模和预报带来了困难。与使用运动学定轨模型相比,基于简化动力学的定轨模型可显著提升低轨卫星钟差精度;当基于运动学模型确定低轨卫星钟差时,相较于使用GPS单系统数据,多GNSS观测数据可提升低轨卫星钟差精度。研究表明,基于GPS和Galileo观测的Sentinel-6A卫星钟差精度相较于GPS单系统钟差精度改善了36%,同时,所使用的GNSS产品精度与低轨卫星钟差精度密切相关。利用顾及卫星钟差特性的低轨卫星钟差预报方法,当预报时长小于1 min,低轨卫星钟差预报精度（预报与解算值之差的RMSE）在0.1 ns之内,当预报时长小于5 min,预报精度在0.3 ns之内,随着预报时长的增长,预报精度显著下降。     

基于伪距信息的COMPASS-MEO导航卫星单星定轨分析

COMPASS-MEO导航卫星的伪距观测量包含星站距离、接收机钟差和卫星钟差以及各种噪声。本文首先分析了接收机钟差和卫星钟差在一定间隔内主要表现为线性变化的特性,可以考虑将接收机和卫星钟差作为测距的偏差和偏差变化率和轨道一起进行求解。其次,利用实测的MEO导航单星伪距数据,进行了数据预处理和定轨试验,分别对站间无时间同步信息和有时间同步信息两种情况进行定轨、残差分析和参数解算。使用重叠弧段、轨道预报和激光观测数据验证定轨结果的精度。结果表明,两种情况下的定轨结果无明显差别。该定轨方法可以运用于MEO导航单星精密轨道的计算。     

不同电离层模型对北斗共视的精度影响分析

GNSS共视时间传递已成为远程高精度时间同步的主要技术手段之一,我国自主研制的北斗导航系统已经服务于亚太地区,基于北斗共视进行高精度时间传递已成为我国时频领域的研究热点。为了提高导航系统定位精度,需降低或消除导航定位过程中的各类误差,其中电离层为影响北斗共视的主要误差。研究了常用的几种电离层修正算法,利用2014年7月份的观测数据分析不同电离层模型对北斗共视钟差的精度影响,给出了残差标准差和稳定度值。分析结果表明:经各种电离层修正后,钟差精度都有所提高,其中双频电离层修正最优,比VTEC格网模型和Klobuchar模型分别提高22%和30%。对于不同星座,GEO卫星计算的钟差修正后精度明显优于MEO、IGSO卫星。