基于COTS的拖靶测控台设计

针对拖靶系统测控台多功能、高可靠、小质量、小体积、低功耗、低成本的要求,采用商用的现成产品（COTS）设计了拖靶测控台。该设备以PC/104为基础,构建了系统硬件工作平台,对CPU、I/O、GPS、数传电台、电源等模块进行了选型设计。以商用DOS系统为底层操作系统,实现了指令采集与状态显示、指令容错编码、实时大数据量接收与存储、数据下载与程序装订等功能。综合运用中断、多级缓冲等机制,实现了系统的正确可靠运行。试验表明系统功能完善,满足拖靶测控台的设计使用要求。     

基于FPGA的高效机载视频采集及预处理方法

为提高机载视频编码系统的数据采集及预处理性能,以现场可编程门阵列(FPGA)为硬件平台,研究了多模式机载视频采集、颜色空间转换和视频数据传输的高效处理方法.针对机载应用需要实时采集不同模式视频的特点,设计了一种可靠的视频采集策略,通过引入错误自检机制,可以实时监测视频采集的正确性,避免视频数据的错误积累;针对机载视频颜色空间转换预处理中浮点乘法浪费计算资源和增加系统功耗的问题,设计了一种基于高低位分离的截断式查找表乘法器,减少了存储空间和计算位宽,结合流水线处理技术实现了一种高效视频颜色空间转换方法,在保证计算精度和性能的同时,处理功耗最大降低了27%;针对FPGA处理器与系统核心编码处理器(DSP)之间存在大量视频数据的频繁传输特点,结合SRIO(Serial Rapid I/O)链路的传输方式,设计了一种以FPGA为控制核心的数据交互机制,减轻了DSP的处理负担使其专注于视频编码运算,提高系统性能.      

二元机翼颤振的指令滤波反推自适应约束控制

为有效抑制二元机翼颤振现象,设计了一个指令滤波反推自适应约束控制器。考虑二元机翼气动弹性系统存在多项式结构非线性特性以及系统不确定的情况,针对二元机翼控制面偏转角度限制以及系统外部阵风扰动等问题,将前/后缘双控制面布局的二元机翼动态方程以状态空间形式描述,采用反推控制技术进行控制律整体设计,通过指令滤波环节对虚拟/实际控制信号进行幅值限制,并将滤波前后的信号差引入到自适应约束控制律设计过程中。仿真结果表明,在一定来流速度下,开环系统出现极限环颤振现象,闭环控制系统能快速达到稳定状态,二元机翼颤振现象得到有效抑制。     

一种针对Cache Tag单错及邻位双错的#br# 低开销容错方法#br#

Cache是处理器重要的存储模块，对处理器性能提升有着至关重要的作用.空间环境中，保护Cache免受软错误影响已成为设计新一代高可靠微处理器日益严峻的挑战.设计一种针对Cache Tag单错及邻位双错的低开销容错方法.可以保证Cache访问、Cache行填充和Cache行回写不受单位错误和邻位双错的影响，与传统SEC FastTag容错方法相比，Tag单位及邻位双错容错能力得到提高.通过扩展FastTag结构优化设计，降低SEC DAEC编解码逻辑带来的面积、功耗以及性能方面的开销.以四路组相连写回Cache为目标系统，与传统SEC DAEC容错方法相比，本文提出的方法面积开销降低8.47%，功耗开销降低37.7%，关键路径时延减小0.13 ns.     

基于多处理器高距离分辨力雷达算法并行实现

介绍了一个用于跟踪高速目标的基于8片ADSP-TS201 TigerSHARC处理器的实时信号处理机的并行实现.讨论了并行处理机整体结构设计,包括处理器间拓扑结构、通信、同步与控制等.实现并行系统的一个关键是将应用问题优化映射到目标处理机硬件的各个并行部件中,文中在考虑算法复杂度、可分解度、并行度的同时,综合处理机平台处理能力、实时性、处理器间通信量及运算负载的平衡性等因素,实现了算法流程到硬件平台的高效映射.在此基础上,重点研究了系统级、运算级和指令级的并行流水线设计方法,分析了利用SIMD(Single Instruction Multiple Data),静态超标量,BTB(Branch Target Buffer)等并行结构和处理机制对并行汇编指令进行高效的优化.实际的校飞试验验证了该处理机设计与实现方法的有效性、实时性和可靠性.      

专用指令集在基于FPGA的神经网络加速器中的应用#br#

近年来，表现出极其优越性能的神经网络算法对硬件算力的要求逐渐提高.在一些低功耗场景如星载系统中，拥有可编程重构、高并行等特性的FPGA是神经网络算法较为合适的硬件加速平台.为了解决传统神经网络硬件加速器设计中片内资源消耗大、各功能模块耦合性高等问题，设计实现了一套专用AI指令集并应用在了基于FPGA的神经网络加速器的设计中.文章首先介绍了该指令集的设计方案.整个指令集由指令寄存器、指令解释器、指令转发模块、内存管理单元和多个模块构成.通过该指令集可实现对不同模块的复用，降低模块之间的耦合性.并以YOLOV3 Tiny网络模型为例，对比了平铺式和指令控制式两种加速方案的逻辑资源的消耗.验证了应用专用指令集可以减少约50%的FPGA逻辑资源的使用.     

北京轩宇空间科技有限公司

正www.sunwisespace.com北京轩宇空间科技有限公司IC事业部(以下简称IC事业部)负责宇航微系统与微电子产品的研制、生产、销售和应用支持;承接客户委托的集成电路设计,向客户提供自主产权集成电路的系统解决方案;同时也是北京控制工程研究所星载计算机、电子线路、系统软件等产品的技术孵化和市场推广平台。全面覆盖宇航系统和高可靠性要求处理器、存储器、总线控制器、专用ASIC、AD、DA、SoC和SiP等集成电路和微系统电子产品的研制、生产、销售及应用支持。经过近10年的发展,IC事业部建立了从40～130nm的SoC、SiP、专用ASIC技术研发平台,积累了若干自主知识产权的IP核,     

基于多DSP技术的SSR实时信号处理机

以4片数字信号处理器(DSP)和2片现场可编程逻辑阵列器件(FPGA)为核心处理器,设计 实现了二次监视雷达SSR(Secondary Surveillance Radar)实时信号处理机.该系统基于2 块DSP+FPGA模式的实时信号处理板,实现了对原始二次监视雷达应答信号的各种处理:反同 步窜 扰处理,反非同步窜扰处理,计算目标的方位、距离,进行目标的高度、代号解码以及实时 产生航管询问编码,并生成各种信息的统计报告.      

基于STM32和ET1100的无刷直流电机控制器设计

利用STM32的控制性能和丰富外设，采用模块化方法设计了一款基于STM32ZET6单片机和ET1100专用以太网芯片的、具有工业以太网功能的无刷直流电机控制器。在设计中,以STM32ZET6作为微处理器，采用了IR2136驱动芯片及ET1100工业以太网芯片，分别实现了对无刷直流电机的调速功能，以及对上位机的EtherCAT通信功能。针对传统设计中SPI串行接口未能充分发挥工业以太网的优越性能的问题，设计中利用STM32ZET6特有的FSMC机制实现了EtherCAT模块的并行接口设计，使系统的实时性能有了很大提升。该控制器设计成本低、集成度高、实时性强，特别适用于工业领域。     

基于指令滤波的低频挠性航天器振动控制方法

在经典的Bang Bang姿态机动指令基础上,通过滤波处理,结合姿态跟踪控制器,使航天器在姿态机动时跟踪设计的机动路径,实现了机动过程中低频挠性模态的振动抑制,并通过物理试验系统进行了验证.由于所采用的滤波器在形式以及参数设计上,均可采用传统的结构滤波器的形式和设计方法,因此使滤波器的设计均有章可循,避免了其它机动路径方法,如加速度指令规划、多项式指令规划等参数设计依据经验与数值仿真进行调试的问题.利用数学仿真设计方法进行了验证,发现采用滤波方法后,机动到位后稳定的时间与模态的振动周期相当,在几秒钟量级,相对传统的Bang Bang控制,稳定时间缩小80％以上;最后构建物理试验系统,同样验证了方法的有效性和结论的正确性.     

基于ActiveX的多Agent自主运行仿真系统

针对面向分布式航天器系统应用的多Agent自主运行系统仿真的需求,设计了分布式的自主运行仿真系统AgSimu.提出了以ActiveX组件来实现各种类型Agent的方法,以ActiveX容器应用程序实现Agent容器,完成对Agent的建模、配置、管理和通信,可以方便地构建不同结构的分布式多Agent组织,仿真它们的交互与协同工作.通过在Matlab/Simulink的S函数中使用ActiveX控件,实现了多Agent仿真系统与Simulink中的对象模型进行交互,从而可以实现多Agent自主运行系统的闭环控制仿真.     

摩擦学系统的系统工程及其航天应用

空间摩擦学问题已成为影响航天器精度、寿命和可靠性增长需求的关键因素之一。本文从摩擦学的三个公理出发并基于此理论,分析航天器所处环境工况下的润滑问题、微动-摩擦学行为耦合作用现象以及摩擦-电学行为耦合问题,并分析与其相对应的摩擦学系统设计需求。根据需求建立面向航天器的摩擦学系统设计思路,通过摩擦学系统设计知识库的建立和管理,运用摩擦学的三个公理,在求解过程中引入专家判定系统,实现考虑摩擦学行为的系统依赖性、时变依赖性与多学科、跨学科性的摩擦学系统设计。     

飞机电源系统故障诊断专家系统

应用人工智能理论,开发了飞机电源系统监控装置.利用专家系统理论对某型飞机电源系统进行了全面的分析,建立了完整的电源系统知识库,实现了实时状态监测和故障诊断,并能给出异常或故障信息,为整个飞机非航电系统采用专家系统进行故障诊断提供了经验,具有实际应用价值.      

国家综合PNT体系中的罗兰C导航系统

根据国际、国内构建国家综合定位、导航和授时（PNT）体系和国外增强罗兰（Enhanced Loran-C navigation system,eLORAN）技术及其应用进展情况,分析讨论罗兰C导航系统（远程、低频、脉冲相位距离双曲线导航系统）的eLORAN现代化进程,探讨采用分布式局域eLORAN监测差分站技术,获取并发送实时发播时间改正、系统信号完整性以及地波二次相位因子（ASF）改正等相关信息到用户终端,提升罗兰C导航系统的PNT精度及其服务品质。此外,特别提出研制用户终端的小型化、模块化、智能化、芯片化工作,对拓展国产罗兰C系统应用和建设国家综合PNT体系的重要性。     

生物工程微操作机器人视觉系统的研究

针对生物工程领域显微操作的要求和特点,设计并实现了一个显微视觉系统.该系统采用基于相关系数的模板匹配算法和基于形态学运算的识别算法,能同时获得至少3个目标的二维位置信息.这两种算法均可由能够用硬件并行实现的离散卷积运算来实现,从而能够快速地计算目标的位置信息,实现了实时视觉伺服控制.实验结果表明视觉伺服控制能有效地提高系统的性能;视觉系统能够满足实时控制的要求.     

飞机微波着陆模拟器自动计量系统研制CSCD

本文首先简述了MLS模拟器及其计量性能要求,然后对研制的MLS模拟器自动计量系统进行了详细介绍,包括硬件分系统组成及其关键技术,软件分系统架构及其核心流程;最后将自动计量系统应用于多台MLS模拟器的校准/检定。应用表明,MLS模拟器自动计量系统能够解决MLS模拟器计量保障中存在的问题,确保MLS机载设备各项参数准确一致,进而保证了飞行安全。     

面向火星自主漫游任务的视觉-惯性感知系统

精确的位姿估计以及对周围环境中的障碍物的实时感知,是探测器在火星表面进行自主漫游的基础.然而,火星探测器受到自身质量、体积和能源供应等因素的影响,计算资源和设备功率受到严格限制,这给感知系统的设计与实现提出了挑战.本文针对火星探测器计算资源严重受限的问题,设计了一种基于视觉-惯性多传感器滤波融合的智能感知系统,其主要包括两个模块:1)基于多状态约束卡尔曼滤波MSCKF(multi state constrained Kalman filter)算法的视觉-惯性里程估计模块,实现了相对误差小于1.5％的较高定位精度;2)使用GPU加速的高程地图构建算法,实现了稠密地形图的实时构建.其中,高程地图与机器人位姿采用概率最优的方式进行融合,保证了感知系统整体的概率一致性.相比于现有感知系统,本文所提出的方法可以仅使用双目视觉和IMU实现机器人的位姿估计和周围环境高程地图的构建,并通过合理的算法设计、GPU硬件加速等方法,最终整套系统在30W板载系统上实现了位姿估计输出频率400Hz、地图输出频率4.2Hz的实时运行效果,充分验证了本系统的轻量化特性,能够有效应用于火星车的自主探测任务.     

基于面向对象的空间飞行器仿真系统设计

采用基于面向对象的软件工程建模思想,设计了一套空间飞行器轨道、姿态及其空间环境的数学仿真系统,最终根据系统的功能需求,给出了描述系统结构的对象模型。采用该系统模型有利于提高仿真系统的可靠性、可维护性和稳定性。     

基于G2的卫星控制系统故障诊断的半物理仿真

研究一种基于G2的集故障注入、故障模拟和故障诊断为一体的半物理仿真系统,包括基于VxW orks的实时硬件模拟系统、星载姿轨控计算机、数管及遥控遥测模拟器和专用接口箱等.开发了基于G2的以某一类典型卫星控制系统为对象的故障诊断专家系统,并对G2外部接口进行了扩展设计.最后,以典型故障为例,在半物理仿真平台上进行了演示验证.     

卫星控制系统测试数据自动判读系统设计

针对卫星控制系统测试数据类型多和数据量大的特点,人工判读方式存在判读时间长和判读精度不够高等不足,分析了卫星控制系统测试数据的变化规律,建立了测试数据的判读规则,在此基础上完成自动判读方法设计和自动判读系统设计,该系统能够按照设置的判读规则进行自动判读,对判读结果进行实时显示和存储,提高了测试效率和判读的准确性.