超音速靶机的总体设计与研究CSCD

根据武器系统试验需求,提出了超音速靶机的总体技术要求。按照飞行器设计的基本流程,完成了某型超音速靶机的总体设计,对该型靶机的动力系统、气动布局、气动特性等方面进行了详细设计,并对主要飞行性能进行了计算,为超音速靶机的工程实现打下了基础。     

高超声速飞行器太赫兹测控通信设计与分析

针对高超声速飞行器在临近空间通信是面临的黑障问题，提出了一种利用太赫兹波来进行测控通信(TT & C)的方法。在建立时变、非均匀等离子体模型的基础上，采用移位算子时域有限差分（SO-FDTD）方法分析了不同的等离子体参数对电磁波散射特性的影响。在此基础上建立了太赫兹抗黑障测控通信系统模型，并重点研究了太赫兹抗黑障测控通信的系统性能。结合实际的通信系统参数和环境参数，进行了太赫兹抗黑障测控通信系统性能仿真，结果表明，通信距离、等离子体上升时间、温度和压强都会对通信系统的误码率性能产生影响，其中通信距离对系统性能的影响显著。总体来看，提升入射波频率是减轻等离子体影响的有效方法，其次为了保障系统的误码率性能应根据链路预算设计合理的通信距离。     

高速机群互连网络链路层协议设计

为了设计出精简、高效的互连网络协议,实现高性能机群互连网络,提出了适合机群系统互连网络的链路层协议框架,讨论了停-等和退后N帧协议,并采用FPGA(Field programmable Gate Array)芯片分别实现了这2种协议方案,对它们的性能进行了分析.结果表明,退后N帧协议比停-等协议具有更好的性能,而且实现2个协议的逻辑电路所占用的FPGA资源基本相同.     

横向联邦学习环境基于身份认证及密钥协商协议

近年来，联邦学习受到多个领域的广泛关注，而认证及会话密钥协商是保证通信实体之间安全传输、可靠通信的关键技术和基本的安全保障。根据横向联邦学习参与方数据特征，提出一种基于身份的无证书轻量级认证及密钥协商协议；参与方在密钥生成中心（KGC）完成注册后，利用公共参数计算各自的临时密钥和长期密钥完成认证、计算会话密钥；最后，采用扩展的CK(eCK)模型对所提协议进行安全性证明。性能分析表明：所提协议在计算性能和通信开销方面可以有效地控制成本，适用于单服务器下横向联邦学习的训练环境。     

利用月面链路的月球车定位体制

提出一种利用月面月球车-着陆器UHF(Ultra High Frequency)近程通信链路的高精度测距、测角的新方法,实现月球车的精密定位.该体制采用直序扩频和CCSDS(Consultative Committee for Space Date Systems) Proximity-1协议实现月球车-着陆器之间的数据交互,利用双向异步传输帧非相干扩频测距方法实现精密测距,利用着陆器双天线形成短基线实现对月球车方位角的精密测量.讨论了用于测距的CCSDS Proximity-1协议帧结构、双向异步传输帧测距原理、方位角的载波相位差分干涉测量原理,以及建立月面着陆参考系并给出月球车精确定位的方法.研究表明,所提出的方法功能集成度高、信道资源利用率高、设备简单、性能指标满足月球探测二期月球车的月面定位、通信任务需求.      

FC-AE-1553网络传输性能评价

为了提高航天航空网络传输性能,提出一种通用的FC-AE-1553网络传输效率计算方法并研制高性能FC-AE-1553节点卡.首先,对FC-AE-1553网络的消息传输过程进行详细分析,分析信息类型,给出传输帧的格式建议,通过分析FC-AE-1553协议中各类消息传输的时间参数,结合FC标准中对通信时间的要求,提出FC-AE-1553网络交换中各种消息类型的通信时间计算公式.然后, 针对无差错传输和有差错传输两种情况,给出了网络传输效率的计算方法.最后,通过仿真分析数据帧净荷长度、节点处理时间、交换中序列数量、传输误码率、丢包率等参数对FC-AE-1553网络传输效率的影响,给出了网络优化设计的建议.依托某航天工程任务,研制了基于XC5VFX100T和MPC8536E的FC-AE-1553节点卡.实验结果表明:丢包对传输效率的影响可忽略;数据帧净荷为2 048 B,数据帧数量为16时,传输效率可达到77.2%.      

一种光纤通道轻量IP上层协议

在光纤通道网络平台上选用一种可用于性能测试的上层协议是网络测试手段的关键.IP上层协议技术已经十分成熟,在IP上层协议的基础上提出了一种光纤通道轻量IP上层协议,详细地规定了轻量IP上层协议的通信模式和数据格式。利用光纤通道接口设备IP驱动程序,通过中间层驱动插入的方法实现了光纤通道轻量IP上层协议的数据通信,并通过FC分析仪检测到实现结果符合设计的要求.最后分析了轻量IP上层协议短消息传输效率高、通信模式灵活简便、节点标识易于实现的优点,所以轻量IP上层协议适用于光纤通道网络性能的测试.      

CAN总线在电液伺服阀性能测试系统中的应用

伺服阀性能测试系统中，测控电路和计算机间的模拟信号传输易受外界干扰，而把信号以数码形式通过CAN总线传输的方法，可以彻底消除外界干扰问题，还能提高系统的性能和可靠性。介绍了CAN总线硬件电路、程序设计及CANopen通讯协议的实现，讨论了CAN总线在测试系统上的实际应用。     

无人直升机系统CAN总线应用层协议设计

为了将CAN(Controller Area Network)总线应用于无人直升机系统,设计一种具有通用性的CAN应用层协议.针对CANaerospace V1.7版协议在无人直升机系统应用的数据定义、测控带宽等问题进行改进.重新设计定义了基本帧格式和数据标识号,提出一种适用无人直升机系统应用的CANauh协议.为了对CANauh协议进行验证,以一种基于CAN总线的无人直升机航空电子系统为对象进行CAN总线数据内容、调度表、总线负载的设计和CANoe数字仿真.CANauh协议在10 ms基本周期的总线负载为40.83%,数据可扩展定义空间为67.4%,测控系统带宽具有66.7%的占空比,满足无人直升机系统的指标要求.CANauh协议可以促进CAN总线在无人直升机系统中的应用,避免重复性设计,增加各个系统间的互操作性,降低开发维护成本.      

萤火一号深空测控设备

深空测控通信是实施深空探测的关键技术, 萤火一号探测器是中国第一个深空探测器. 本文介绍了深空测控通信的特点、存在的技术困难及需要攻克的关键技术, 描述了萤火一号火星探测器的测控通信技术方案及星载测控设备的功能分配, 给出了星载测控设备的基本配置情况及主要技术指标. 萤火一号探测器的测控和数传采用一体化设计方案, 在10 kg重量约束条件下, 实现了上行遥控通道及下行遥测通道, 具备科学数据传输通道及测定轨信号发送的功能, 而且每个通道均具有冗余备份设备.      

工业以太网EtherCAT冗余和热插拔技术

EtherCAT是一种实时工业以太网协议,使用冗余技术是实现热插拔和提高通信可靠性的重要手段.首先介绍了实时工业以太网EtherCAT的组成、工作原理和报文结构,研究了使用环型网络拓扑结构实现基于EtherCAT的工业自动化控制系统故障容错及热插拔技术,分别规划了在网口故障、链路故障和节点故障时冗余帧传播机制、故障点定位和恢复策略.开发了链路冗余EtherCAT主站驱动程序,将常规EtherCAT主站驱动程序做了修改,加入链路冗余机制,对上层应用屏蔽了冗余信息和操作.最后完成了冗余和热插拔的性能测试实验,结果表明系统性能优越,运行稳定.     

航天用时间触发网络系统同步性的故障分析

确定性网络的同步性在航天电子系统中至关重要。为保证确定性网络在发生故障的情况下也能正常的进行时间同步,本文采用spaceVPX标准中典型的双星拓扑交换结构配置基于时间触发以太网协议的可容错系统。针对此架构,使用以太网的航天系统中发生故障的单容错结构进行了仿真,模拟了几种时间同步协议控制帧异常的情况：协议控制帧包括冷启动帧、冷启动应答帧、集成帧从故障交换机的端口发送到网络中的一个终端系统后对于时间触发网络的同步网络所产生的影响。仿真结果表明,故障交换机会逐渐延长处于正常工作的终端系统的启动时间,进而不利于整个确定网络系统的同步过程,但是如果设置不同协议控制帧的周期超过一定的数值后,单点故障不会影响双冗余系统的启动时间。     

系留无人机平台搭载的蜂窝通信基站吞吐量优化

考虑多架系留无人机（UAV）空中基站为多小区提供空地双向通信服务时，针对地面用户数目分布不均匀和多机协同服务同频干扰严重的问题，提出了一种联合优化空中基站高度和链路传输方向的吞吐量优化算法。该方法通过使用最大同频链路准则和就近服务准则确定了同频链路配对和无人机/用户配对，通过优化空中基站高度和链路传输方向提升了系统平均吞吐量，并减少了用户间的同频干扰。多种场景下验证结果均显示，所提方法显著优于其他非联合优化的对比方法，当拥塞小区用户数目是非拥塞小区用户数目的1~36倍时，相比于不联合优化链路传输方向和空中基站高度的对比方法，所提方法可提升系统平均吞吐量8倍左右。      

基于以太网器件的高性能工业现场总线FED

研究一种采用通用以太网物理层元件和FPGA器件构成的现场总线FED(Fieldbus based on Ethernet Devices),在片上系统(SOC,System On Chip)上开发出实用的现场总线通信装置.FED不需要复杂的驱动程序就可以实现链路层通信,在链路层基础上可以根据控制需要设计应用层通信协议.FED采用基于带飞读写功能的集总帧结构,使用主从式通讯.FED系统由1个主站和最多255个从站组成,实现了100 Mbit/s的高速实时通信.建立了实验系统,验证了FED总线可以满足数控机床等工业自动化设备的控制需求.     

自组织网络中UPMA协议的群间仿真

基于有效竞争预约接入、无冲突轮询传输的思想,结合分层分布式网络结构为自组织网络提出了依据用户妥善安排的多址接入(UPMA)协议,UPMA协议可以支持节点移动性和多跳网络拓扑,并使用网络仿真工具OPNET仿真评估了它的群间通信性能.该协议利用分群算法将多跳网络拓扑形成轮询所需要的两跳分群结构,包括预约接入和无冲突的轮询服务阶段.有分组发送的节点在每帧的竞争接入时隙中竞争接入.如果成功,则进入轮询服务过程;否则,在本帧重新开始的接入阶段中进行冲突避免和分解的预约接入过程.仿真结果表明,UPMA协议显著提高了多跳群间的业务传输效率,可以提供较高的端到端信道利用率、较低的端到端平均消息时延和较小的平均消息丢弃率.      

以单片机为基础的并行相关帧同步器

介绍了一种采用并行相关技术实现的可变速率、可变帧长的帧同步器。它以８０３１单片机为基础采用硬件、软件相结合的方法实现主帧、副帧同步。并根据理论计算，得出容错门限、校核帧数。和保护帧数卢。该帧同步器已成功地运用于中国通信卫星ＤＦＨ－３在主动轨道段和过渡轨道段遥测数据的解调。     

一种基于面源黑体的某型红外动态模拟靶标研制

基于某型导引头对目标体红外辐射特性和运动特性的仿真需求,研制了基于面源黑体的红外动态模拟靶标,用于模拟无穷远处的设定目标与背景温差,以及目标体在视场中的动态变化。介绍了该红外动态模拟靶标的基本原理、主要组成以及硬件系统设计和软件实现情况,并对其红外成像辐射特性以及动态性能指标进行了实验验证。     

一种基于系留无人机的图像遥测系统设计

针对海上船舶甲板的监控需求，本文提出了一种基于系留无人机的图像遥测系统设计方法，即通过系留无人机上的图像采集装置对被监控目标进行视频信号实时采集、压缩，再经过遥测装置的编码、调制、放大后由天线进行辐射，最后由数十公里外的遥测接收机完成接收、解调、解码，可实时显示船舶甲板图像信息。文中介绍了系统的软硬件组成、关键设备的设计方法、综合性能的分析，对相关图像遥测技术应用有一定参考意义。     

有向通信拓扑和时延条件下的无人机集群时变编队控制

针对无人机（UAV）集群在有向通信拓扑和存在通信时延条件下的时变编队控制问题进行了研究。建立了无人机集群二阶离散时间系统模型，基于无人机自身实时信息和相邻无人机带通信时延的状态信息，设计了分布式编队控制协议。通过理论分析，得到了无人机集群能够实现时变编队的充要条件，给出了可行的期望编队的表达式。在集群通信拓扑有生成树的条件下，分析了控制协议中待定参数和状态更新周期满足的耦合约束条件，并给出了参数设计的流程。仿真结果表明:即使在较大的通信时延下，所设计的控制协议也能实现无人机集群时变编队控制，验证了理论分析的正确性和有效性。