SpaceWire多优先级分层调度交叉开关研究与设计

SpaceWire(SpW)路由是SpW网络的关键设备之一，采用纵横式交叉开关（crossbar switch）结构，由于SpW网络数据分组最大长度不固定，经典的滑动迭代轮询匹配（iSlip）调度算法并不适用。研究二维行波进位交换结构，提出一种多优先级分层调度的crossbar switch实现结构，为不同业务流量类型赋予不同优先级可以提高网络服务质量（QoS），采用基于仲裁反馈轮询（FBP）算法，在群组路由时具有良好输出公平性。通过向环型行波进位（CRCS）仲裁结构中插入寄存器分割组合逻辑组成流水结构降低组合延迟，提高最高系统频率，解决路由端口数量扩展的问题。使用可编程逻辑语言实现优先级数量和端口数量可配置的crossbar,CRCS结构具有资源占用少、仲裁速度快和易于扩展的特点。以4×4规模的crossbar switch为例，采用二维CRCS结构相比于线性扩展结构，仲裁逻辑单元数量节省67.3%，仲裁延迟降低约60%，在Xilinx V7系列现场可编程门阵列（FPGA）进行逻辑综合，行列各插入2级寄存器，即可满足最大规模下的SpW路由应用需求。     

基于低轨移动星座的高速星载路由器设计

随着地面网络流量不断增长,实现星地一体化要求星间网络能够提供基于IP的大流量数据传输。而星载路由器作为连通星间网络的关键设备,其转发速率和服务质量等指标决定了整个星间网络的吞吐量和时效性。考虑到现有星载路由器吞吐量低的现状,提出一种适用于低轨移动通信星座的高速星载路由器设计方案,在基于拓扑快照的路由基础上补充3层动态路由,在保证交换速率的同时减少网络故障导致的丢包,实现“一次路由,多次交换”。采用共享内存式的交换存储单元,利用Spacewire和Serdes高速接口单元,理论上星间数据吞吐量能够达到最高51Gbit/s,且支持IP数据传输,为与地面网络的融合奠定基础。     

侵彻式月壤探测地面模拟试验研究

月面通常由细颗粒粉末状月壤覆盖,利用侵彻器可实现次表层月壤的探测.在侵彻器与月壤相互作用的过程中,为研究侵彻器结构及科学载荷缓冲结构的抗冲击性能、不同剖面组构的抗侵彻性与辨识性,以及侵彻后对月壤的扰动强弱,开展了100～260 m/s全尺寸侵彻器对3类月壤模拟样本的侵彻试验.试验结果表明,约3×104 g过载下侵彻器结...     

软件流水中的循环展开优化

在软件流水中应用循环展开可以实现分数值的启动间距,提高资源的利用率,同时基于展开的优化技术可以降低程序的资源需求和关键路径的长度.提出了基于程序特性的展开因子算法UTBPC(Unrolling Times Based Program Characteristics),解决了循环展开的核心问题——展开因子的确定,同时提出了基于展开的软件数据预取优化技术,提高了软件数据预取的效率.所有这些都在ORC(Open Research Compiler)中实现,并对SPEC 2000中的程序进行了测试,平均性能提高了2.6%.实验结果表明新提出的算法和基于展开的数据预取优化技术提高了编译器的整体性能.      

内冷却紧凑式固体除湿器实验研究

在叉流板翅式换热器结构基础上,研发制作了一种粘贴型内冷却紧凑式固体除湿器,并对这种新型除湿器的性能进行实验研究.除湿器使用硅胶作为吸湿剂,通过导热胶将硅胶颗粒粘贴在除湿器主边的气流通道壁面上.实验分为4组,分别在高湿度和低湿度环境工况下,测试本文研制的除湿器在有内冷却和无内冷却条件下的除湿运行效果以检验内冷却气流对除湿器性能的影响.实验表明,内冷却紧凑式固体除湿器工作性能优良,在除湿器有内冷却的条件下,工作周期内除湿器的平均除湿量显著提高.在高湿度条件下,硅胶在20min内的动态吸湿率可达12.4%,高于目前已知的常压下硅胶对水蒸汽的动态吸湿率.      

交会对接成像软件的多目标跟踪改进

介绍交会对接成像敏感器的工作原理以及由单组条带预判窗口跟踪模式的单一目标敏感器组成的交会对接测量系统.从敏感器嵌入式软件的层面,提出多目标窗口计算、多目标条带预判、多目标匹配计算和多目标测量结果处理等4项改进方法,在硬件系统完全不变的情况下,改善多目标跟踪交会对接敏感器性能.该项改进将单机系统提升为多机热备份系统,提高系统安全性.实现不同目标器之间的自主跟踪切换,优化交会对接流程.此外,变不同敏感器之间切换为敏感器处理对象切换,提升交会对接过程的可靠性.改进后的算法已在我国交会对接各重点型号试验中顺利应用.     

超磁致伸缩作动器的结构分析

从力学和磁学两方面分析了超磁致伸缩作动器内部结构形式对作动器特性的影响,重点研究了永磁铁式偏置磁场的不同结构形式以及作动器外壳材料对作动器的输出性能及作动器轴向刚度的影响.研究结果表明,环套式永磁铁的结构形式不可避免地在作动器外围产生较大磁场;分段式永磁铁的结构形式,采用钢制外壳时可避免漏磁;但是在芯棒区域的磁场与理想均匀磁场的差异将给作动器的输出位移带来较大损失,对作动器的刚度也会产生不可忽略的影响,二者在设计中必须考虑.在结构分析的同时,基于超磁致伸缩材料的特性提出了磁场与刚度相关联的设计理念,可为超磁致伸缩作动器的结构设计提供参考.     

多媒体流处理器中缓冲器的体系结构设计

传统微处理器体系结构不能很好地匹配媒体处理应用的特点.针对处理器与存储器之间日益增长的性能间隙问题,分析了传统微处理器对媒体处理应用的通讯瓶颈;通过分析Cache存储器的特点,得出了传统的Cache结构并不适合现代媒体处理应用的结论,讨论了目前针对处理器通讯瓶颈的一些解决办法;提出了一种以大容量流寄存器堆替代Cache作为中间缓冲器,并能适合于媒体处理应用的金字塔存储层次体系结构设计.该体系结构具有三级并行数据带宽存储层次,即片外SDRAM、全局寄存器堆和局部寄存器堆.三级并行存储层次所能提供的带宽依次提高一个数量级,带宽之比为1∶16∶256,从而可以有效地支持卫星遥感图像预处理对数据带宽的需求.      

空时交织码

提出了一种可在频率选择性信道中获得分集增益的满速率满分集空时码.由于所设计方案在不同的天线上设置不同的随机交织器,因此称之为空时交织码.证明了该码满足准静态频选衰落信道满分集准则,并且无速率损失.由于方案仅在各天线处增加交织器,因此易于推广至多个发射天线的场景.同时交织器还使接收机可通过迭代检测逼近最大似然检测性能,因此分别设计了两种迭代接收结构,一种是直接在卷积关系与相等关系间迭代,另一种是在叠加关系、多路卷积关系与相等关系间进行迭代.这些简化了接收机复杂度,使之随发射天线数线性增长.与频选信道中的其他空时码方案相比,该方案在速率、分集以及复杂度方面做出了有效折中.仿真表明,瑞利块衰落信道中该码性能接近多重分集理论曲线.     

CICQ结构中逼近work-conserving的分组调度算法

联合输入交叉点排队（CICQ）结构的分组调度算法是一个得到了充分研究的领域,但已有算法在吞吐率和分组平均时延方面与输出排队（OQ）的结果相比,依然不够令人满意,其关键在于OQ交换机可以工作于work-conserving状态。不同于已有的研究,本文提出了以使得交换机最大程度工作于work-conserving状态为目标的新的研究思路,给出并证明了CICQ交换机实现work-conserving状态的充分且必要条件。以此为基础,提出了一种新的CICQ输入调度的算法即交叉缓存队列均衡（CQB）算法,并将经典的最大队长优先（LQF）算法用于输出调度,结合得到CQB-LQF算法。仿真结果显示,与经典的及最新的CICQ分组调度算法相比,CQB-LQF算法显著提高了吞吐率及分组平均时延性能。      

基于OWL-S的测试用例生成

提出了一种基于OWL-S(OWL Web Ontology Language for Services)需求模型的测试用例自动生成方法,针对被测系统需求特性产生测试用例,以提高Web服务系统交互测试的自动化程度和效率.测试用例的生成通过3个步骤完成:①对需求特性进行分析,获取与需求特性相关的具体事件集的集合;②对OWL-S描述的应用流程进行搜索,寻找所有与需求特性相关的测试路径;③对测试路径上相关原子过程的IOPE(Inputs,Outputs,Preconditions and Effects)属性及路径条件进行分析,产生相应的测试用例.以金融行业ATM(Automated Teller Machine)示例系统为例对本方法进行了验证,结果表明本方法按要求产生了与需求特性相关的测试用例,覆盖了所有给定的需求特性公式,并有效的检测出被测系统中存在的错误.      

Estimation of foF2 variations using round-the-world sounding data

An estimation of the F2 ionospheric region critical frequency (foF2) variations using analysis of round-the-world radio sounding data has been made. Experimental data obtained by the Russian chirp-sounders network have been used. For the first time, using experimental data and numerical simulation, the quantitative dependency between the minimum foF2 magnitudes over round-the-world propagation paths and round-the-world maximum usable frequencies has been obtained.     

面向深空探测应用的集成一体化载荷数管技术

深空探测对探测器有效载荷电子学及数管的轻小型化和自主能力提出了更高要求.将各载荷电子学与传统的载荷数管集成一体化设计，构建新型高度集成的载荷数管体系结构，可以实现资源集约利用，提高信息融合能力，利于实施自主管理.本文介绍了嫦娥系列探测器载荷电子学及数管设计的现状；提出两种新型一体化载荷数管体系结构，其中第一种低成本集成化方案已应用在中国首次火星探测任务中；通过对未来深空探测载荷数管的技术需求进行分析，对载荷数管发展趋势进行了展望.      

芯片间时间触发通信综合规划方法及其优化

随着片上系统（SoC）的处理能力逐渐接近传统的综合核心处理模块，航空电子系统向着微小型综合化的芯片间系统发展；时间触发交换式互连可以保证芯片间消息传递的严格时间确定性。考虑芯片间互连交换结构轻量化和收发端口有限的特点，在拓扑、路由和调度时刻等网络资源相互制约的条件下，提出了芯片间时间触发通信综合规划方法，即根据时间触发消息集合和芯片端口配置，同时求解得到芯片间网络拓扑结构、消息路由和调度时刻表的规划结果。其中，采用免疫算法整体优化了各条消息在网络资源分配过程中的求解次序。仿真实验表明，与不考虑整体优化的综合规划方法相比，优化后的规划结果在减少拓扑结构中多余路径开销的同时，避免消息传输路径拥堵，降低消息端到端延迟，保证了消息集的可调度性。      

基于Wiener过程的载人飞船热控泵寿命预测

载人飞船热控制循环泵(以下简称热控泵)属于高可靠性航天产品,在试验和使用中出现的寿命失效数据极少,采用传统的基于大样本寿命数据的可靠性分析方法难以满足工程要求。首先根据热控泵的试验数据和退化失效机理,确定关键性能参数为扬程和功率,采用带有正向漂移的Wiener过程拟合这两项性能的退化数据,建立性能退化轨道模型,并用随机加权方法解决模型参数估计时的小子样问题;根据退化失效的定义确定热控泵的寿命分布模型,与传统寿命分布模型不同的是,分布模型中的参数具有明确的物理含义;最后根据试验数据对热控泵的寿命进行预测,验证方法的有效性。     

一种基于FPGA的超高速32k点FFT处理器

采用FPGA(Field Programmable Gate Arrays)实现了一个超高速的32k点的流水线FFT(Fast Fourier Transform)处理器.FPGA的工作频率为125MHz,可以处理连续的1Gs/s(1 Giga-samples per second)的复数数据.该FFT处理器主要基于二维分解算法,采用MDF(Multi-path Delay Feedback)流水线结构,并结合MDC(Multi-path Delay Commutator)及SDF(Single-path Delay Feedback)结构的特点.处理器的内存资源消耗相对MDC结构有所减少,而运算速度相对SDF结构有所提高.建立了处理器的算法和设计模型,并根据模型对处理器的3个组成模块进行了优化以减小资源消耗.利用VHDL语言在Xilinx ISE工具上进行了设计,FPGA的布局布线结果验证了设计的可行性.     

基于多用表磁感应开关测量方法研究

研究了磁感应开关的工作原理及其电气性能,提出了一种基于多用表磁感应开关电气性能测量方法,实现磁感应开关在空载和加载条件下性能指标的测量。试验验证表明,基于多用表方法能够对磁感应开关电气性能进行有效的测量,测量结果不确定度满足磁感应开关产品规范的要求。     

Wave disturbance influence on HF-propagation characteristics

This work studies the variations of HF characteristics and ionospheric parameters recorded over mid-latitude paths in the Russian East-Siberian region during magnetic storms on May 15, 1997, and September 24, 2006. The sharp wave-like changes in maximum observed frequencies (MOF) were recorded during the main phase of the investigated storms. Assuming that observed MOF variations can be produced by ionospheric disturbances propagating from the northern to the southern latitudes, a simulation of HF propagation conditions was carried out.