网络技术在箭载测量数据综合技术中的应用研究

交换式网络在数传能力、灵活性、扩展性等方面具有一定的优势,将其应用于箭载测量系统进行数据综合,对于提高系统性能意义重大。简要介绍现用箭载测量数据综合技术的实现原理,分析交换式网络技术特性,并从箭载设备的功能、拓扑结构、实时性能分析等方面对网络技术在箭载测量数据综合技术中的应用进行探索。     

一种可用于箭载测量数据综合的网络交换技术

针对箭载测量数据综合网络,提出一种交换机实现架构和交换技术方案,对其中的关键技术———调度算法和队列管理策略进行分析,并对根据此方案设计的交换机的交换延时进行测试与分析。结果表明,提出的交换技术方案满足箭载测量数据综合网络对交换延时的要求。     

箭载无线传感器网络动态业务分配方法研究

无线传感器网络技术是新一代火箭测量系统中的关键技术之一,为实现箭上无线传感器节点业务动态变化场景下的信道资源无冲突分配,提出了一种基于优先级的动态业务分配方法——基于优先级的动态占空比节能位图辅助MAC协议(PD-EBMA)。主要思想是利用位图辅助适应业务量的动态变化、搭载预约的方式减少控制信息开销、背包算法提高信道利用率和降低时延,以及在流量较小时延不敏感的场景中使用动态占空比的思想降低能量开销。仿真结果表明:相比传统固定时隙的分配方式,PD-EBMA可以大幅提升网络灵活性,同时能耗和时延特性也得到显著改善。     

基于无线传感网络的能量有效路由算法的研究

针对无线传感网络节点不能够更换电池的一次性供电问题,延长整个无线传感网络的生命周期,本文提出了基于无线传感网络的能量有效路由算法,即基于部分能量水平的能量有效路由算法。它是将最小能量有效路由算法和能量均衡的路由算法有机的结合在一起,既能够延长网络的生命周期,又能够保证每个网络节点正常运行,对延长无线传感网络生存时间提供了很大的作用。     

基于FPGA的多节点无线振动传感器网络的研究

为了实现在军工业、农业、医疗和交通中的远程监控功能,本文设计了基于FPGA的多节点无线振动传感器网络。本系统是在FPGA基础上对SOPC进行软硬件设计,通过FPGA对多个Zig Bee网络节点进行数据采集与控制,能够使振动传感器的数据传输到上位机。经试验验证,本系统的测量精度高、灵敏度线性度好,具有广阔的应用前景。     

容错箭载计算机的硬件故障注入方法研究

容错机制和设计方案的正确性验证是容错箭载计算机研制的重要环节,验证方法有理论计算、软件模拟和硬件模拟等3种。硬件故障注入法采用人为引入故障方法可加速系统的失效,并通过观察系统在出现故障之后的行为反应对容错计算机系统的容错能力进行评价,更适合工程应用。本文研究采用硬件故障注入方法和特定容错测试仪,对容错箭载计算机的容错机制和设计方案进行了正确性验证,为容错箭载计算机的工程应用奠定技术基础。     

箭载图像中目标测距方法研究

研究箭载图像中的目标测距方法,可作为遥测的一条新途径。首先,使用STK软件仿真运载火箭级间分离过程,输出箭载视角仿真图像。然后,应用阈值分割方法突出目标,基于针孔成像模型解算出一、二级箭体的分离距离,并将其与仿真输入的实际距离作比对,验证方法的测量误差。实验结果表明,方法可在不改变现有图像测量系统结构的前提下深入挖掘图像信息,测量结果精度较好,为后续进一步开发基于箭载图像的物理量测量打下了基础。     

无线传感器网络及关键技术综述

无线传感器网络是当前通信和计算机领域研究的热点之一,具有十分广阔的应用前景。文章阐述了无线传感器网络的概念、体系结构和特点,对传感器网络的一些关键技术进行了介绍,最后给出了无线传感器网络的应用研究现状和发展方向。     

光纤氢传感技术的研究现状及其应用前景

分析了光纤氢传感技术发展的现状和特点，比较了几种典型光纤氢传感器的结构和工作原理。指出了光纤氢传感技术是测量易爆环境下氢气浓度的有效方法，并对光纤氢传感技术的应用前景和有待解决的问题进行了讨论。     

应用无线传感器网络的月表环境长期无人监测系统构想

针对月表昼夜温差大、月壤结构松散、空间辐射强的特点,提出一种应用无线传感器网络的月表环境监测系统构想,实现对月表环境的长期无人监测。该系统分别由月表无线传感器网络、月球中继卫星、地球中继卫星和地球地面站组成。通过月表无线传感器网络节点上的太阳能电池设计,实现节点的可持续工作。通过节点外形设计和采用电帘除尘技术,可防止节点被月尘掩埋。节点采用热控包覆和主动热控措施,能适应月球高低温环境。为提高无线传感器网络的生命周期,提出一种基于能量均衡的路由技术。针对月表环境监测系统,设计了月表-月球中继-地球中继-地球地面站的通信协议栈,地月中继通信技术能保证月表环境参数实时传回地面。与微波探测、月球车探测等传统月表环境探测技术相比,文章提出的系统具有能抵近探测、探测对象多、探测范围广、探测时间长、系统可靠性高和成本低的优势。     

无线技术在航天器电子设备互连中的应用探讨

在航天器电子系统发展的研究基础上,从应用实例和发展需求两方面,对无线技术在航天器电子系统中应用的可行性和必要性进行了讨论;对比分析了几种可用的主流无线技术的特点,指出了无线技术在未来空间可能应用的领域;总结了航天器无线技术的发展方向,并提出了无线技术在空间应用中后续须关注的问题。     

模块航天器间激光无线能量传输系统方案设想

模块化航天器是未来航天器发展的重要方向,模块航天器之间的能量传输是实现模块化功能应用的关键技术。文章针对模块化航天器系统能量分配需求,对无线激光能量传输技术进行了研究。阐述了无线激光能量传输系统的功能组成,建立了系统框架模型,分析了系统的关键技术,并对系统各组成模块进行了初步设计。在此基础上对激光传能系统进行了试验验证,获得了理想的光电转换效率。文章的研究成果可为我国模块航天器的发展提供技术支持。     

高速公路融合式联网收费系统设计与实现

随着高速公路的迅猛发展以及计算机网络、通信等高新技术的发展 ,高速公路逐步走向智能化 ,并将最终发展成为智能交通系统 ( ITS Intelligent Transport System)。相应地 ,高速公路的收费技术呈现出网络化和智能化的趋势。文中介绍一种新型的融合式的自动收费系统 ,它采用智能卡技术 ,融合了人工收费方式和半自动收费方式 ,不仅支持现有系统的收费方式 ,而且还为将来采用电子收费 ( ETC Electronic Toll Collection)技术提供了接口功能 ,使系统具有较强的适应性和较好的扩展性 ,满足高速公路建设的要求     

机器视觉在军事领域的应用现状及发展趋势

机器视觉技术凭借其非接触测量、实时性好、可持续工作等优点，在军事领域中有着广阔的应用前景。在对机器视觉光学照明系统、成像系统、视觉信息处理系统等关键技术进行概述的基础上，详细分析了机器视觉技术在军事领域进行典型目标物识别、人员识别、装备缺陷检测等典型场景以及典型军事装备上的应用现状。在此基础上，指出了机器视觉在军事领域的应用，仍然存在视觉传感器硬件系统难以适应极端环境、复杂的军事目标适应性不足、目标识别的实时性难以保证、多传感器融合获取军事目标信息能力缺乏等问题。同时，对机器视觉技术在军事领域应用的未来发展趋势进行了展望，研究分析结果可为机器视觉在军事领域的进一步实用化提供参考。     

Structural health management technologies for inflatable/deployable structures: Integrating sensing and self-healing

Inflatable/deployable structures are under consideration as habitats for future Lunar surface science operations. The use of non-traditional structural materials combined with the need to maintain a safe working environment for extended periods in a harsh environment has led to the consideration of an integrated structural health management system for future habitats, to ensure their integrity. This article describes recent efforts to develop prototype sensing technologies and new self-healing materials that address the unique requirements of habitats comprised mainly of soft goods. A new approach to detecting impact damage is discussed, using addressable flexible capacitive sensing elements and thin film electronics in a matrixed array. Also, the use of passive wireless sensor tags for distributed sensing is discussed, wherein the need for on-board power through batteries or hardwired interconnects is eliminated. Finally, the development of a novel, microencapuslated self-healing elastomer with applications for inflatable/deployable habitats is reviewed.     

基于无线传感器网络的低功耗目标探测系统设计与实现

基于无线传感器网络的目标探测系统利用磁场、振动、声音等环境参数的变化实现对移动目标的探测。针对无线传感器网络的能量受限问题,从传感器节点硬件选型、节点休眠设计、网络拓扑结构设计和数据传输协议设计等方面出发,进行系统低功耗设计优化。实验结果表明,该探测系统在传感器节点采用容量4 A·h锂电池,采样率10 Hz情况下,平均工作电流仅为3.78 mA,连续工作时长可达33天。     

Medical and surgical applications of space biosensor technology

Researchers in space life sciences are rapidly approaching a technology impasse. Many of the critical questions on the impact of spaceflight on living systems simply cannot be answered with the limited available technologies. Research subjects, particularly small animal models like the rat, must be allowed to function relatively untended and unrestrained for long periods to fully reflect the impact of microgravity and spaceflight on their behavior and physiology. These requirements preclude the use of present hard-wired instrumentation techniques and limited data acquisition systems. Implantable sensors and miniaturized biotelemetry are the only means of capturing the fundamental and critical data. This same biosensor and biotelemetry technology has direct application to Earth-based medicine and surgery. Continuous, on-line data acquisition and improved measurement capabilities combined with the ease and flexibility offered by automated, wireless, and portable instruments and data systems, should provide a boon to the health care industry. Playing a key role in this technology revolution is the Sensors 2000! (S2K!) Program at NASA Ames Research Center. S2K!, in collaboration with space life sciences researchers and managers, provides an integrated capability for sensor technology development and applications, including advanced biosensor technology development, spaceflight hardware development, and technology transfer and commercialization. S2K! is presently collaborating on several spaceflight projects with dual-use medical applications. One prime example is a collaboration with the Fetal Treatment Center (FTC) at the University of California at San Francisco. The goal is to develop and apply implantable chemical sensor and biotelemetry technology to continuously monitor fetal patients during extra-uterine surgery, replacement into the womb, through birth and beyond. Once validated for ground use, the method will be transitioned to spaceflight applications to remotely monitor key biochemical parameters in flight animals. Successful application of NASA implantable biosensor and biotelemetry technologies should accelerate the advancement of this and other modern medical procedures while furthering the exploration of life in space.     

A low-cost femtosatellite to enable distributed space missions

A new class of distributed space missions is emerging which requires hundreds to thousands of satellites for real-time, distributed, multi-point sensing to accomplish long-awaited remote sensing and science objectives. These missions, stymied by the lack of a low-cost mass-producible solution, can become reality by merging the concepts of distributed satellite systems and terrestrial wireless sensor networks. However, unlike terrestrial sensor nodes, space-based nodes must survive unique environmental hazards while undergoing complex orbital dynamics. A novel sub-kilogram very small satellite design is needed to meet these requirements. Sub-kilogram satellite concepts are developing elsewhere, such as traditional picosatellites and microengineered aerospace systems. Although viable technical solutions, these technologies currently come at a high cost due to their reliance on high-density technology or custom manufacturing processes. While evaluating these technologies, two untapped technology areas became evident that uniquely encompass low cost and mass producibility by leveraging existing commercial production techniques: satellite-on-a-chip (SpaceChip) and satellite-on-a-printed circuit board (PCBSat). This paper focuses on the design, build, and test results of a prototype PCBSat with a prototype unit cost less than $300. The paper concludes with mission applications and future direction.     

双波段扇形波束圆锥扫描星载微波散射计系统设计

星载微波散射计是目前唯一能够同时全天候、全天时、高精度、高分辨率和短周期测量海洋表面风场矢量的有源微波遥感器,这一能力已在美国Seasat-1[1]、欧空局ERS-1/2[1]、日本ADEOS-1/2[1]、中国HY-2等卫星装载的微波散射计上得到了充分的证明。双波段、扇形波束圆锥扫描星载微波散射计是一种具有国际先进水平的星载微波散射计,具有测风范围大、测量精度高的优点。文章简要分析了该微波散射计的工作原理、总体方案设计、关键技术、及初步性能评估等。     

一种网络化卫星测控系统多址接入算法研究

大规模低轨卫星星座的出现，对地面测控系统提出了更高的要求，这使得网络化测控技术成为了各国研究的重点技术。本文针对低轨卫星网络化测控系统的接入问题进行了研究。首先，概述了传统低轨卫星星座发展历程及多址接入技术需求背景；然后，在分析传统CSMA（Carrier Sense Multiple Access，载波侦听多路访问）与TDMA（Time Division Multiple Access，时分多址）接入技术性能的基础上，提出了一种自适应接入方案，使得网络化测控系统在负载量较高或较低时都具有良好的网络性能。本文通过仿真验证了自适应接入技术在系统时延、吞吐量以及信道利用率上的优越性。