星载高速海量存储系统的并行RS纠错方法

针对在使用新型商用存储器构建航天器海量存储系统的过程中,高速、海量数据传输与SEU导致的数据错误之间的矛盾,提出了1种新的存储数据校验方法--并行RS纠错来解决这个矛盾.该方法采用并行Rs编解码电路取代传统的基于移位寄存器的串行电路,可在1个时钟周期内完成编、解码运算,纠正SEU引起的单字节错误.在75MHz的时钟频率下达到4.8Gbps的传输速度,满足高速海量存储系统的要求.     

BCH(31,16)、CRC-32与交织码级联的实现及分析

在遥测系统的无线传输中为了对突发错误进行检测及纠错,克服单一编码方式检纠错能力有限的缺点,利用BCH(31,16)纠错能力强、CRC-32检错效能高及交织器能将突发性错误转换为随机错误的优点,组成串行级联编码方式,并对其实现原理及方法进行讨论。通过模拟实验对该编码方式进行分析,在每帧数据544位的情况下,对连续错误低于48位的纠错能力达100%,且编码效率高。     

基于改进型(14,8)循环码的SRAM型存储器多位翻转容错技术研究

SRAM型存储器空间应用通常采取纠一检二(SEC-DED)的方法,克服空间单粒子翻转(SEU)对其产生的影响。随着SRAM型存储器工艺尺寸的减小、核心电压的降低,空间高能粒子容易引起存储器单个基本字多位翻转(SWMU),导致SEC-DED防护方法失效。在研究辐射效应引起的SRAM型存储器多位翻转模式特点的基础上,提出一种基于改进型(14,8)循环码的系统级纠正一位随机错和两位、三位突发错同时检测随机两位错(SEC-DED-TAEC)的系统级容错方法。基于该方法的存储器系统容错设计具有实现简单、实时性高的特点,已成功应用于某型号空间自寻的信息处理系统。仿真试验及实际应用表明,该方法可以有效防护SRAM型存储器件SWMU错误,有效提高了空间信息处理系统可靠性,可以为其它空间电子系统设计提供参考。     

扩展循环码译码

文章讨论扩展循环码的译码方法。这种译码方法是在原码译码器基础上增加扩展伴随比特计算及复位电路和修正伴随式次数计数电路等组成,电路结构简单、实用。扩展码译码器的检错能力比原码译码器的检错能力增加1位,而纠错能力相同。另外,本文还讨论了利用扩展码纠组合信道错误的译码方法。     

星载计算机存储器的滞后检错纠错方法

本文针对在使用新型商用处理器构建航天器容错计算机系统的过程中 ,商用处理器的高速处理能力要求与存储器检错纠错对速度的影响之间的矛盾 ,提出了一种新的存储器校验方式———滞后校验来解决这个矛盾 ,并尝试把这种校验方式和具有多位纠错能力的RS (Reed -Solomon)编码结合起来完成存储器的校验 ,最后本文探讨了这种校验方式所带来的问题 ,并提出解决构想     

一种星载计算机操作系统容错引导算法研究

将软件冗余备份与SPARC V8构架芯片EDAC相结合,提出了一种新型星载计算机操作系统容错引导算法。该算法首先在EEPROM中备份三份操作系统文件,星载机上电或复位后,利用硬件EDAC功能对引导的操作系统文件进行错误检测及纠错,当检测主操作系统文件错误并且无法纠错时,则屏蔽错误操作系统文件自动引导备份操作系统文件,星载机仍可正常启动。与目前采用的硬件编码容错技术及软件冗余容错算法相比,该算法在有效降低硬件成本和软件消耗的同时,实现了对操作系统文件的检错纠错及错误屏蔽功能,提高了操作系统数据的可靠性。该算法可以为星载机容错设计提供参考。     

LDPC码在深空通信中的应用技术研究

在DVB-S2标准提出的LDPC码校验矩阵的构造方法以及编码算法的基础上,对LDPC码编码复杂度以及译码性能进行了分析和仿真验证;在AGWN信道下,采用BPSK调制方式对DVB-S2标准码长为16200、码率为0.5的LDPC码进行了计算机仿真。仿真结果表明,LD-PC码纠正突发错误和随机错误的能力均很强,具有很高的纠错比特数,适合应用在深空通信的恶劣环境中;并初步论述了深空通信的信道特点,通过和Turbo码比较,分析了LDPC码作为深空通信系统信道编译码方案的可行性。     

一种星载计算机数据流软故障纠正算法

在太空环境中,由于宇宙射线的存在,计算机系统的存储单元经常发生各种瞬态故障。此类故障通常都使用硬件或从系统角度加以解决,但其成本高重量大。针对此种故障类型提出了一种软件实现的数据流故障纠正算法,该算法通过对程序中变量进行简单编码和解码操作后,可对发生在程序数据空间内的单“位”错误进行检测并进而纠正。故障注入的实验结果表明,对于程序数据段错误,该算法可把错误输出从原始程序的27％～49％降低到0．01％～0．02％,同时故障纠正率接近100％;对于程序堆栈段错误,该算法可把错误输出从原始程序的10％～70％降低到1％～3％,故障纠正率也在73％以上。与其它软件实现的软故障检测或纠正算法相比,实验结果表明该算法实现简单,运算量小,具有较高的错误探测与纠正能力。     

RS码在TMS320C6416芯片中的实现

RS码作为线性分组码中纠错能力和编码效率最高的码字,在无线通信中有着广泛的应用。论文阐述了RS码的基本原理,并以芯片TMS320C6416为平台对RS码的性能进行了仿真,给出了DSP应用中的流程图,并举例说明了RS码编解码。结果表明,RS码在纠错能力范围内可以完全纠正错误码字。     

卫星设备单片机时序设计

主要介绍单片机访问外部程序存储器和外部数据存储器的时序要求,以及利用Pro-teus软件对单片机在访问外部存储器时的时序进行仿真,并且在实际的电路中对访问时序进行了测试,验证了时序设计的合理性。     

深空通信中提示否定确认型CFDP协议延时估算

为确定空间数据咨询委员会（CCSDS）建议高级在轨系统中CCSDS文件传输协议（CFDP）在深空通信环境中的适应性,研究了CFDP中提示否定确认型文件传输协议（Prompt NAK CFDP）的传输机理。给出了此传输方式的文件传输时延估算方法。分析了误码率、传输速率、协议数据单元的大小与数量,以及提示信息数等对传输时延的影响,获得了深空通信对误码率的要求。研究表明：CFDP可用于深空通信,为其进一步应用和改进提供了参考。     

一种串并转换器件单粒子效应试验研究

针对型号用新型器件抗辐射能力评估的需要,研制了串并转换器件单粒子效应检测系统,并对卫星型号中准备使用的一款26位串并转换器件进行了单粒子效应评估试验,得到了器件抗单粒子锁定的阈值,并发现该器件在单粒子辐照下会出现连续位输出错误。结合器件版图、结构分析了单粒子效应造成连续位错误的原因,为器件厂家后续设计改进和卫星型号进行系统级抗辐射加固设计提供了依据。     

Structured methods for identifying and correcting potential human errors in space operations

Human performance plays a significant role in the development and operation of any complex system, and human errors are significant contributors to degraded performance, incidents, and accidents for technologies as diverse as medical systems, commercial aircraft, offshore oil platforms, nuclear power plants, and space systems. To date, serious accidents attributed to human error have fortunately been rare in space operations. However, as flight rates go up and the duration of space missions increases, the accident rate could increase unless proactive action is taken to identity and correct potential human errors in space operations. The Idaho National Engineering and Environmental Laboratory (INEEL) has developed and applied structured methods of human error analysis to identify potential human errors, assess their effects on system performance, and develop strategies to prevent the errors or mitigate their consequences. These methods are being applied in NASA-sponsored programs to the domain of commercial aviation, focusing on airplane maintenance and air traffic management. The application of human error analysis to space operations could contribute to minimize the risks associated with human error in the design and operation of future space systems.     

色散推扫型高光谱数据系统残余误差校正

高光谱遥感成像链路中各个环节产生的系统误差会降低数据质量（quality）,从而削弱高光谱数据的应用潜力。为了消除高光谱辐亮度数据中的系统残余误差,以色散推扫型高光谱遥感系统为例,提出了基于成像链路的系统残余误差校正流程。首先,从成像链路出发,在不同环节分析系统残余误差的产生原因及机理;然后,通过分析检测及校正算法对数据质量的影响,以及误差项之间的内在联系,设计了一种系统残余误差校正流程;最后,以PHI高光谱数据作为数据源对提出的校正流程进行实验验证。结果表明：校正后的图像可视性增强;信噪比显著提高,最大提升值为91.9%;反射率数据中的过校正现象得到有效消除。利用该校正流程能够较好的消除数据中的系统误差,提高图像数据质量以及后续应用处理能力。     

用于高精度太阳敏感器标定的模拟光源控制系统设计

为了精确模拟空间太阳辐照方向的变化,设计了一种以计算机控制为核心的、用于高精度太阳敏感器标定的模拟光源闭环控制系统。由计算机直接控制光电隔离输出卡,所输出的数字信号经过功率驱动电路和软启动电路后实现模拟光源的开启与关闭,采用软件方式控制步进电机的转速和转向,并通过高精度光电编码器实时获取当前的转动角度值,再经串口通信反馈给计算机,构成闭环控制系统。标定测量表明:系统的俯仰角和方位角转动误差均小于0.02°,均满足高精度太阳敏感器标定对模拟光源的要求。     

基于CPLD的高速视频采集/转发系统设计

介绍一种基于 CPL D的高速数据实时采集 /转发系统的工作原理和设计方案 ,讨论了图像采集、高速缓存和总线控制等关键技术。该系统采用高速的 PCI总线与计算机相连 ,实现视频图像的实时采集、存储、显示和转发等 ,已成功用于某型号的地面红外模拟图像源的系统中。     

伪码引信瞄准式欺骗性干扰机干扰效果的影响因素研究

伪码引信已广泛地应用在舰空导弹和地空导弹中，因此研究如何有效地干扰该引信十分必要。首先给出了瞄准式欺骗性干扰机的实现原理框图，介绍了主要部件的硬件电路实现，包括伪码引信信号的解调、伪码序列识别、干扰波形的调制发射等。重点研究了误码、码元宽度误差和延迟误差各自单独存在时对干扰机干扰效果的影响，得出了在成功干扰情况下各自所允许的最大值。最后分析了上述影响因素的产生原因，并给出了相应的减小方法。     

基于多反馈延迟技术的雷达杂波模拟器实现

提出采用多反馈延迟的改进卷积处理技术实现雷达杂波模拟,克服了单反馈延迟输出杂波数据周期重复的缺点,使杂波数据在整个I周期内不重复,带来的好处是杂波逼真度高.采用大容量动态存储技术实现数据存储电路的设计,优点是方便快捷地为卷积器提供数据.     

临近空间飞艇电源系统新型拓扑结构研究

针对临近空间飞艇高压载荷的需求,文章研究了飞艇高压动力母线控制电路的拓扑结构,提出更高效、更实用的高压拓扑控制电路,设计了三电平电压变换拓扑结构,可有效减小元器件电压应力,解决高压动力母线带来的问题,提高系统的效率和可靠性。实验表明,三电平电压变换拓扑结构适用于高输入和高输出电压中大功率的应用场合,能够满足临近空间飞艇电源系统的需求。