嵌入式红外视频数字录像机的设计与实现

设计并实现了嵌入式红外视频数字录像机.它基于PC/104Plus体系结构,实现了PCI数据传输,在FPGA(Field-Programmable Gate Array)的控制下、使用2个存储单元轮换存储方式硬件化地实现了红外视频采集与数据传输、红外视频播放与数据传输的并行操作.该录像机人机界面友好,文件管理完善.      

有效载荷数据管理系统新技术实验

为满足在未来航天器上进行科学实验和空间探测的有效载荷数据采集、处理、存储、综合传输和数据管理需求 ,研制了中国第一个有效载荷数据管理系统 ;该系统在设计上采用了具有 90年代国际水平的多项先进技术 ,如采用先进的国际空间数据系统咨询委员会标准进行数据传输、以 15 5 3 B总线构成系统通信网络、大容量固态存储技术、高速多路复接器和数据管理系统软件。介绍了有效载荷数据管理系统及其技术特点 ,系统主要关键技术的设计与实现 ,以及由主要关键技术构成的缩微系统的在轨试验情况和结果。     

最新CCSDS图像压缩算法研究与实现

2005年CCSDS(空间数据系统咨询委员会)推出了一项新的图像数据压缩算法标准,制定算法标准的目的是为了解决有效载荷设备的数据压缩以及如何分段压缩能使地面更好地接收图像数据和解压缩.算法的应用能够减少静态图像的数据量,这样不仅可以降低传输带宽,减少数据存储,而且在给定码率情况下能缩短传输时间,这对空间数据压缩具有重要意义.针对CCSDS最新推出的图像压缩算法进行了研究并对其性能进行了阐述,分析了算法硬件实现的可行性,并将算法软件实现的结果与其他图像压缩算法的实现结果进行了测试比较,结果表明在低码率下压缩性能与JPEG 2000,SPIHT相当,甚至更好,完全符合星载图像压缩在低码率下传输的要求.      

暗物质粒子探测卫星的集中式载荷管理系统

暗物质粒子探测卫星有效载荷由4种探测器组成,探测器的电子学前端共有28台设备.针对载荷设备数量多、接口复杂的特点,设计了一种通过载荷数管系统进行集中式载荷管理的方案,实现对探测器电子学前端的遥测、遥控、数据采集和二次电源供配电.同时,载荷数管系统具有大容量数据存储和高速数据复接功能,可分区存储科学数据和工程参数,在进入地面接收站时,将存储的科学数据和工程参数组成符合CCSDS协议的传输帧,经RS编码和加扰后发送给数传发射机.解决了突发式、多信源科学数据采集、存储,探测器在轨自主探测管理,大功率、低噪声二次电源配电等关键技术.该系统经过了在轨考核验证,结果表明控制和信息体系合理,自主探测管理和健康管理措施有效.      

小型仿生人工手指触觉感知系统设计

针对目前触觉传感器电路复杂、体积大等问题，设计了一套基于导电液的小型仿生手指感知系统，实现了同时测量温度、三维力、压力等物理信息的功能。系统由单片机数据采集电路、触觉电极阵列电路、温度传感电路和压力传感电路等组成。针对被采集信号的特征，设计了信号调理电路，对信号进行了转换及滤波；设计了FPC接口和板对板接口，将各硬件模块进行了有效的衔接，使得电路结构实现了高度一体化；为了实现数据处理和传感器融合，将由手指传感器测量的触觉感知信息通过USB传输给了上位机，并设计了上位机软件，以显示和存储采集到的数据。实验结果表明，该系统能够实现对温度、压力、三维力数据的快速采集、传输和处理。     

测试设备数据自动传输系统研究与设计

目前,各型装备测试设备测试过程中生成的测试信息都孤立的以纸质文件或各种格式电子文件的形式保存在各测试设备终端,无法实现信息集成与共享,严重制约了信息化建设的深入开展。针对此,首先研究测试设备数据自动传输系统的系统总体结构、数据传输流程和数据传输规范,在此基础上对数据自动传输系统的硬件、软件和数据传输安全性展开设计。通过在我军某型导弹新型测试设备上验证,实现了基于以太网的测试设备数据自动采集、传输与处理,为后继测试设备共享和远程协同测试的研究奠定了基础。     

基于FPGA的CCSDS星载数据无损压缩系统设计

星载数据的无损压缩对星载数据的存储和传输具有重要意义.CCSDS推荐的RICE算法对于实现数据的无损压缩具有很好的效果.本文针对RICE算法中k值选择算法计算量大的缺点,利用预处理样本最大值优化k值的方法,使优化后的算法计算复杂度更低,资源占用率更小,运行时间更短,但压缩比相近.利用FPGA进行硬件实现并通过仿真和试验测试,使星载数据的压缩比达到1.5以上,可以满足星载系统对数据压缩的要求,为星上其他载荷提供更多资源.      

科技资源信息检索关键技术

科技资源具有地理分布广、异构、复杂、海量的特点,为了高效查找和使用科技资源,提出了实现科技资源组织、表示、传输和访问的有效方法.设计了数据层、数据连接层和表示层3层体系架构,使检索系统具有开放性和扩展性.利用元数据技术实现科技资源的统一组织和表示,并基于轻量级目录访问协议LDAP(Lightweight Directory Access Protocol)的目录服务机制实现了科技资源元数据的存储和访问.提出了科技资源信息检索的多级缓冲机制和结果排序模型,对数据查询的性能进行了分析和优化,提高了查询速度,并可优先返回价值高的查询结果.      

基于网格的电路功能可靠性仿真系统

功能可靠性仿真是建立系统功能与可靠性一体化分析的综合仿真技术,论述了电路功能可靠性仿真系统的体系结构、功能及其实现的故障建模、故障虚拟注入、仿真器集成、故障自动判别等主要技术方法.为解决电路功能可靠性仿真系统中长仿真时间和大数据量存储的难点,提出了基于网格计算技术的体系结构,研究了仿真服务、分析服务和数据管理服务的实现方法,建立了通过网格平台向电路功能可靠性仿真系统提供虚拟计算和存储的能力,减少了系统分析所需要的仿真时间,实现了大量仿真结果数据的分布式存储.基于上述技术思想,实现了以TyrensGrid为网格平台、PSpice为仿真内核的TG-CFRS软件原型,证明了基于网格的电路功能可靠性仿真技术的有效性.     

一种低轨遥感卫星按需数据传输机制

针对现有低轨（LEO）遥感卫星数据下行机制普遍存在的低效率、高时延、传输路径易损等问题,提出了一种新型的遥感数据传输机制。所提机制中,支持地面站按需实时定位遥感影像资源,并建立定位卫星到达地面站的传输路径;在建立传输路径时,考虑到协作卫星与地面的可视时间有限,提出了以路径持续服务时间最大化为度量的路由算法,降低因协作卫星改变而引入的传输时延。基于NS3仿真平台实现了所设计的数据传输机制,实验表明,提出机制相比现有数据传输机制可降低数据传输时延,减少数据丢失。      

空地协同交通状态感知与应急指挥系统构建

交通事件发生的时间和地点具有不可预测性,不及时处理将会严重干扰交通流的正常运行.构建了基于空基的交通状态感知和应急指挥系统,并提出了系统建设的原则;研究了系统的体系结构,将整个系统分为信息采集层、网络传输层、安全管理层、应急指挥层4个层次.信息采集层主要通过空基、地基等多种手段获取交通信息;网络传输层处理各类网络通信数据包的存储和转发;安全管理层确保系统数据和传输的安全;应急指挥层实现统一接警、处警决策与协调指挥.实现了基于空基信息的道路轮廓特征和电子地图矢量道路的提取,以及航拍图像与电子地图的匹配,为辨识突发事件情况下的路段排队长度和车辆密度奠定了基础.     

多元线性回归模型的增量算法

伴随着各领域信息化的发展,数据多呈现出快速、连续流入的特点.面向海量不断更新的数据集,在具有广泛使用价值的线性回归模型中,考虑引入增量算法.通过基于叉积矩阵的增量计算公式,得到最小二乘估计模型的增量算法,并进一步扩展到其他的模型估计量和检验统计量中.该增量算法运用了全部的数据信息,与使用全部数据建模具有完全相同的结果.算法节约了数据读取时间,减小了数据存储传输的压力,从而提高了计算效率.数据仿真实验验证了算法的有效性.     

合成孔径雷达压缩感知成像方法

为解决大带宽、多通道空间雷达系统的数据量大导致数据无法存储和传输的问题,介绍了一种基于压缩感知理论(CS,Compressive Sensing)的、全新的合成孔径雷达数据获取体制和脉冲压缩方法.在观测场景满足一定稀疏特性的前提条件下,使用该方法取代传统的匹配滤波方法进行脉冲压缩处理,可以从远远低于常规雷达所获取的数据量中恢复出原始场景.压缩感知脉冲压缩是通过使用一种贪婪追踪算法解一个逆问题来重建脉冲压缩后的信号.给出了该方法的原理和过程,并通过计算机仿真验证了该方法的有效性.这种新方法可以简化雷达系统,有效降低存储和传输的数据量,将设计重点从昂贵的接收机硬件上转移到智能信号重建算法上去.      

基于SSL的数据安全传输系统的设计与实现

安全套接层协议SSL(Secure Socket Layer)是用来保障数据安全传输的协议,目前已经成为工业标准.首先简要介绍了SSL协议,设计并实现了基于SSL的数据安全传输系统,它由两部分组成:SSL客户方安全通信代理CSP(Client Secure Proxy)和服务器方安全通信网关SSG(Server Secure Gateway),二者可以在Internet上建立一个安全通道,从而能够保障敏感数据的安全传输.讨论了系统的整体结构,并详细分析了实现中的若干关键技术,主要包括握手协议的实现、密钥的协商、记录层数据的分段与填充、会话重用等.      

基于Web服务的E-Police系统架构

传统电子警察系统由于过分依赖单一服务器,在系统运算、网络传输以及存储容量上难以满足海量数据的需求.将Web Service技术应用到电子警察系统,设计了各前端节点对等的集群式服务器加单一后端客户处理机模式的E-Police电子警察系统架构,提出了计算服务、存储服务和查询服务;松散耦合的E-Police系统以3种服务的实现为核心,系统依靠大量前端节点承担主要工作,提高了资源利用率;通过Web服务的准备、发布和建立3步流程,实现了一套完整的任务、资源和数据流管理方案,解决了传统系统计算性能、存储容量与图像质量三者难以平衡的问题.      

基于容栅技术数显力矩扳手无线通信系统的设计

随着无线通信技术的飞速发展，许多电气电子系统中的数据传输方式逐步使用无线通信方式替代原来的有线数据通信方式。目前我公司使用的基于容栅技术的数显力矩扳手广泛应用于航空航天、兵器、船舶、铁路等领域，对数据测量、数据存储都有严格的要求，而传统的有线数据传输方式，将对测量环境带来了极大的限制，而且传输距离短、接线方式复杂，由于计算机传输接口有限，将给大量的数据传输带来不便。本文则使用一种低功耗芯片设计了一款无线通信模块，将目前数显力矩扳手的通信方式通过有线数据传输改为无线通信技术传输。这将给客户应用带来了极大的便利，适应了不同的环境，挺高了产品的性能和市场竞争力，可以达到多组设备数据同时显示到计算机上，该产品已经过测试验证可以达到预期的效果。     

大数据卫星传输系统的设计与实现

以地震数据卫星传输系统的工程实践为基础，总结了基于卫星，微波和基带信道的高速大数据传输系统的设计思想，阐明了系统设计的关键技术，给出了卫星、微波和基带一体化传输系统的实现过程及部分运行结果。     

基于小波分析的地形多分辨率建模方法

以提高运算效率和存储效率为目的研究了基于小波的数字高程模型（DEM,Digital Elevation Model）数据的多分辨率建模,根据DEM的数据特点在Mallat多分辨率分析算法的基础上,提出了基于小波分析的DEM数据多分辨率建模算法,对算法实现过程中的小波函数以及边界延拓方式的选取进行了阐述,提出了评价建模精度的相关指标,并通过仿真实验确定了恰当的小波参数.仿真结果表明,小波分析法是实现DEM多分辨率建模的有效方法,同时保证了良好的运算效率和存储效率.该方法可应用于地形的快速可视化、飞行器的动态和静态航路规划等工程应用中.     

一种面向工业互联网的云存储方法

工业互联网是工业信息化进程中最受关注的热点,海量异构数据管理是其中的重点之一。传统的关系数据库（RDB）对海量多源异构数据的读写和检索都存在性能瓶颈,而近年来兴起的云数据管理方法主要是针对“键-值”（K-V）模式,无法依靠主键以外的数据属性对数据进行快速查找。提出了一种面向工业互联网的云存储方法——StoreCDB,在异构采样数据统一表达数据模型基础上,实现非结构化存储管理,同时,利用两级索引实现海量数据的快速检索。通过实验,在分布式集群实验平台上,采用海量高铁列车运行模拟数据,验证了StoreCDB具有良好的异构数据存储和检索性能,为工业互联网提供了一种新的数据管理方法。      

IEEE-1394异步传输机制建模及性能分析

高速数据总线技术是航空电子中的关键技术之一.IEEE-1394是一种串行高速数据总线,已经成功应用于航空电子中.其异步传输模式保证数据传输的可靠性,广泛用于命令、状态数据的传输.为解决IEEE-1394总线异步传输过程中的传输延时、吞吐量以及总线利用率等问题,基于确定与随机Petri网(DSPN,Deterministic and Stochastic Petri Nets),建立了IEEE-1394总线异步传输的节点模型,并基于模型仿真分析了其异步传输系统的性能.通过仿真研究得到了IEEE-1394异步传输系统吞吐量、平均等待时间等性能指标同数据包大小和数据到达速率的关系,并给出了IEEE-1394异步传输数据包到达速率极限的计算方法.