机载嵌入式可重构信号处理系统设计

为使机载嵌入式信号处理系统性能更加均衡,更好地适应机载嵌入式环境,在比较三种传统的机栽信号处理系统架构的基础上,提出了一种系统可伸缩、功能可重构的信号处理系统架构,并分析了其系统特性和关键技术。从可编程能力、处理性能、通用性以及可扩展性等方面比较了三种信号处理系统架构,结果表明:可重构信号处理系统架构具有较强的综合性能,能更好地满足机载嵌入式应用的需求。     

可重构制造系统的性能分析

可重构制造系统的生产管理与控制是实施可重构制造系统哲理的关键技术,而可重构制造系统的性能分析是可重构制造系统生产管理与控制的重要功能。基于可重构制造系统的赋时可重构Petri网模型及其调度Gantt图,提出可重构制造系统的性能指标评价方法,定义最大完成时间、生产资源利用率、作业完成时间和零件的平均生产能力等可重构制造系统的性能指标,并计算了实例系统的性能指标。实例研究表明,可重构制造系统的性能分析方法体现了可重构制造系统的重构柔性本质。     

可重构生产系统的BAOOIM建模法研究

提出了一种集成的建模方法——BAOOIM建模法。这种方法集成了面向对象模型、功能模型、动态模型的优势从不同的角度描述了可重构生产系统,而且BAOOIM建模法采用一定的映射机制在各个子模型之间进行转换,最终在整体上保持了集成模型中各子模型的一致性,从而为可重构生产系统的设计与控制、性能分析和调度奠定基础。     

基于赋时可重构Petri网的可重构制造系统建模

系统建模是可重构制造系统生产管理控制技术的基础。分析了可重构制造系统的建模需求,提出基于赋时可重构Petri网的可重构制造系统建模的方法。该建模方法是先建立可重构制造系统当前系统的赋时可重构Petri网模型,再通过修改其建模元素得到可重构制造系统重构后系统的赋时可重构Petri网模型。实例研究表明基于赋时可重构Petri网的可重构制造系统建模方法能够满足可重构制造系统的建模需求,因此它是可重构制造系统的正确的形式化表示。     

盒式连接可重构柔性工装配置与分析系统

可重构柔性工装特别是装配型架的使用,可以大大降低工装的生产成本和时间。对一种新型的可重构柔性工装类型——基于盒式连接的工装,提出了快速配置与分析的方法,在CATIA中开发了其快速配置与分析系统。介绍了系统的结构模型和功能,详细叙述了系统各模块的工作原理,并给出了验证实例。     

卫星姿态控制系统容错控制综述

主要针对卫星姿态系统容错控制研究领域已有的成果进行了回顾。总结了国内外卫星容错控制的现有成果,主要从卫星姿态控制系统的可重构性、单体卫星容错控制和卫星编队容错控制3个部分对相关的研究成果进行了归纳分析。其中,卫星姿态系统的可重构性从重构目标和系统功能要求两方面进行分析;对单体卫星容错控制现状的介绍主要从自适应技术、滑模理论、预设性能、干扰观测器、故障估计观测器几个方面展开;卫星编队容错控制方法从独立容错、协同容错、拓扑重构和组成重构的角度进行阐述。最后进行总结,并展望了卫星姿态控制系统容错控制领域未来可能出现的新问题和研究思路。     

基于算子理论的系统可重构性评价与自主重构

针对航天器在轨资源严重受限（包括计算资源、硬件资源以及能量资源）的特点，开展了基于算子理论的航天器姿态控制系统可重构性评价方法和自主重构策略的研究。首先，基于稳定核表示（SKR）和稳定像表示（SIR）的算子理论给出了系统可重构性评价指标，定量地描述了系统的重构能力，突破了基于互质分解理论的系统可重构性评价方法对系统线性性质的局限。同时，基于以上结果，给出了系统可重构性最大边界，为设计人员设计自主重构策略提供了明确的指标；然后，通过在设计阶段考虑系统可重构性，充分挖掘并利用系统重构潜力，为自主重构策略的设计提供理论指导；最后，通过仿真验证了所提方法的有效性和正确性。     

基于机载嵌入式可信计算平台的安全配置管理系统

机载嵌入式计算机作为航空领域技术含量极高的关键单元,占有极为重要的地位。为了提升机载嵌入式计算机的安全防护能力,在将可信计算平台引入到机载计算机的基础上,设计并实现了基于机载嵌入式可信计算平台的安全配置管理系统,达到对机载嵌入式可信计算机中的背书密钥、背书证书、安全策略信息、设备信息、应用证书、可信日志进行配置管理的目的,可用于解决目前飞机在维护过程中效率低、对维护人员要求高、容易引入安全威胁等问题。     

小卫星/小运载可重构多核计算机设计

通过共用小卫星与小运载的电子系统,能够降低卫星发射成本、实现卫星与运载的快速集成及测试、减少卫星的发射与入轨时间,从而达到快速响应自然灾害等突发事件的目的。传统航天器电子系统难以兼顾运载段任务的高实时性和在轨段任务的高可靠性要求,因此本文将多核处理器技术、可重构技术和航天器电子系统设计相结合,提出了基于可重构技术的小卫星/小运载多核计算机设计方案。该设计方案分为运载和在轨两种工作模式,通过现场可编程门阵列(FPGA)的快速重构来实现计算机两种工作模式的快速切换。其中运载模式将FPGA配置成并行构架的三核处理器,通过3个处理器并行计算来提升计算机的处理能力;在轨模式将FPGA配置成冗余构架的三核处理器,通过3个处理器互为冗余备份来提升计算机的长期可靠性。经过基于Markov过程理论的系统可靠性分析,表明系统在轨段的长期可靠性得到显著提升。同时经过地面半物理仿真系统仿真测试,运载段的控制周期可以达到10ms,满足运载段任务的实时性要求。     

基于MPC8640D处理系统的技术研究

结合多年嵌入式处理的设计经验,借鉴国外高性能嵌入式计算机的设计原则,提出基于MPC8640D的新一代处理系统的设计与实现方法,其特点是:高集成度,双核的高处理速度,高速外部串行总线接口,大容量存储器。基于该设计的处理器模块已经开始用于机载电子设备中。