开放式超高速空间智能数传系统研究

开放式超高速空间智能数传系统具有针对超高速载荷数据输入、基于开放式架构设计实现在轨智能信息处理的特点。文章中研究超高速复杂数据流控制与路由交互技术,采用具备空间环境适应性的高可靠光电模块等高速传输接口,先进的星型路由处理拓扑架构,制定统一数据标准协议,构建开放式超高速星载处理系统平台的方法。通过平台集成共用、架构在轨重构、软件上注更新方式实现各种先进智能处理算法应用。研究多源数据分类存储和管理技术,解决了海量多组高速数据存储和检索问题,满足高达数百Tb的超大数据存储检索能力。通过设计仿真和试验验证了系统功能性能。实现了具有数百Gbps高实时性载荷数据信息处理能力、灵活空间智能处理功能和开放式架构的新型空间智能数传系统。     

基于Hadoop平台的XML Twig查询处理方法

为解决半结构化XML大数据的处理分析问题,分析了Twig查询结构特点和Hadoop平台架构特征。基于Hadoop平台,通过对XML数据的水平切分,设计了XML数据在HDFS上的分布式存储策略;将Twig查询分解为线性路径,实现了基于MapReduce编程模型的并行查询方法。最后通过实验验证了该方法的有效性。     

基于云平台的商业智能在MIS系统中的应用研究

为了发现MIS应用系统中存在的海量数据中的有用信息,结合MIS系统中数据的特征和云计算环境下商业智能的应用现状,基于Hadoop和Mahout搭建了分布式数据分析平台对不同类型的数据进行价值挖掘,通过香河家具城信息系统案例的应用,表明该平台的架构在实际应用中的有效性。     

基于消息总线的测量船测控软件系统设计

消息总线是分布式软件系统领域中重要的软件架构技术。提出一种基于消息总线的测量船测控软件系统设计方案,分析了系统核心软件——消息中间件的设计思路。采用多种系统性能优化技术增强消息中间件处理效率,包括双线程池机制、三层架构epoll处理机制、路由信息存储查询技术等。在Kylin操作系统平台上使用C++语言开发消息中间件。测试结果表明,软件能够支持较高的数据吞吐量,支持多客户并发连接和数据动态订阅/退订需求。     

运载火箭试验大数据存储架构设计与应用

运载火箭试验产生的数据量呈现出爆炸式增长,主要特点表现为数据种类多、数据密度大、数据持续时间长。传统单机部署和基于关系型数据库与文件的系统架构的不足逐渐显现,不同种类的数据不做区分存储,存储和查询效率低,数据无备份,存在单点故障导致数据丢失的问题,无法满足海量数据场景下的存储计算业务需求。利用大数据技术思想,针对运载火箭存储计算业务的需求,设计出一套运载火箭试验大数据存储架构,并给出了各存储组件的存储模型设计方法。通过实际工程应用表明：该架构具备良好的可靠性、可扩展性和可维护性,是一种切实可行的大数据存储架构设计,能够满足运载火箭试验数据的存储计算等业务需求。     

基于LabVIEW的星用铷频标多通道时差数据自动采集系统

针对同时测量多台星用铷频标长期频率特性时测量周期长、数据量大等问题,设计了一种基于LabVIEW平台的多通道时差数据自动采集系统,用LabSQL数据库访问技术实现数据的实时存储、分析与处理。实验结果表明:该系统自动化程度高、稳定可靠,实现了同时对16台星用铷频标进行长期频率特性的测量,提高了工作效率。     

基于VPX总线架构的一体化综合测量系统实现

随着遥测技术的发展,传统的分布式测量系统产品越来越不能满足型号海量数据的增长需求和型号快速发射应用需求。提出了一种基于VPX总线架构的一体化综合测量系统,采用标准化设计方案,系统集成传统的数据采集设备、变换设备、基带设备等多个设备,将其以VPX背板的形式进行集成化处理,替代传统复杂的系统电缆网络,简化了系统组成,满足了型号海量的数据增长需求,有效保障了型号快速发射要求。同时,能够通过更新模块实现新一代遥测系统的替代升级,满足未来型号应用需求。     

高速大容量数据记录系统设计与实现

设计一种基于SATA2.0硬盘控制器的高速大容量记录系统,实现12Gb/s以上高速数据记录和存储。系统具有集成度高、安全性好、可扩展性强的优点,可以应用于航天测控高带宽大容量数据存储以及大数据等新兴领域。     

半硬回收装置数据回读系统软件设计

文章讲述了基于usb总线的半硬回收装置数据回读系统的软硬件接口设计技术、数据分析、动态存储以及高速回调技术.以labview8.5为开发平台,有效实现了16通道数据以1 mb/s的速度由硬件向软件高速回读的功能,解决了试验现场数据的高速回放、分析与处理问题.经多次调试与考核试验的应用表明:该系统运行稳定可靠,数据回读迅速,正确,是科研人员在试验现场迅速获取测量信息的有效平台.     

低成本高可靠综合电子系统集成技术

我国现有的卫星电子产品的传统研制模式已很难适应卫星快速增长,型号对于平台的管理控制核心的电子系统提出低成本、高可靠、快速响应、快速研制的迫切需求。通过构建低成本、高可靠计算机系统体系架构,设计基于COTS器件的星载计算机,并采取包括系统、模块、器件的多级可靠性冗余设计及验证技术,为实现低成本、高可靠、长寿命的产品研制,满足型号长期在轨任务要求奠定基础。     

基于SOPC技术的高速盘阵记录器设计

硬盘冗余阵列RAID盘阵通常是由商用RAID卡或操作系统管理的软RAID实现的,这种模式的RAID存储带宽受系统共享总线和操作系统的非实时性限制,且依赖于商用主板,整机的性能和可靠性都有一定的缺陷。介绍基于可编程片上系统SOPC技术实现硬盘控制器、RAID 5管理、嵌入式文件系统和通用串行总线USB接口等技术的高速记录器方案。记录器脱离了通用总线架构,最大限度地提升了硬盘阵列的整体性能和可靠性。整个数据流的传输和处理都不需要主机CPU参与,因此对操作系统的实时性没有任何要求。研制完成的样机可以实现高达400MB/s数据率的持续记录或重放,能够满足各种应用中高带宽实时数据录放的要求。     

基于星地混合波束形成架构的馈电链路带宽压缩方法

针对地基波束形成系统对馈电链路带宽要求过高的问题,提出了一种星地混合波束形成架构。该架构通过在星上对馈源信号进行低复杂度的数据降维处理再传回地面进行波束形成,有效降低了系统对馈电链路带宽的要求。文中给出了在均方误差最小意义下的基于特征值分解的星上压缩矩阵的计算方法,并分析了馈源信号无损压缩的必要条件。最后,对比了天基、地基、星地混合这三种波束形成方案的各自优缺点。结果表明,星地混合波束形成是未来最有应用前景的解决方案。     

基于软件定义的航天器分布式电源系统设计

针对电源系统架构灵活性的需求,提出了一种基于软件定义智能功率单元的可重构航天器分布式电源系统设计。给出了系统的分布式架构,采用了一种可软件定义的标准功率单元实现所有发电单元、储能单元的分布式接入。智能功率单元可以通过星载计算机软件定义工作模式,满足不同单元的接入需求。通过搭建分布式电源系统仿真模型,对不同故障情况进行了验证,结果表明:分布式电源系统的可重构控制策略,实现了电源系统高可靠运行。最后,对提出电源系统设计的优势进行了总结。     

基于FPGA的并行数字脉压设计

在超宽带雷达接收系统中,对超大带宽、高数据率和大数据量的基带信号处理,并不再适合采用传统的基于DSP芯片的低速率串行脉压方式.在数字中频接收系统中基于FPGA实现并行多相滤波数字下变频与并行数字脉压的综合设计,采用并行多相FFT和频率抽取IFFT的算法架构,多个并行基带信号同时进行脉压运算,相比传统串行方式能够大大提高处理效率.将数字脉压由雷达信号处理系统提前到数字中频接收系统实现,并基于FPGA实现并行高效处理,对优化雷达系统的接收及处理架构具有重要意义.     

基于组合矩阵的精确修复MDS编码

针对分布式存储系统中精确修复故障节点数据的问题,构造了一类最小存储再生编码。本文利用线性无关矢量以及分块矩阵构造了编码的生成矩阵。所有编解码运算都属于GF(2)域,编码后的数据混合存放在存储节点中。采用该编码的存储系统,能够仅经过2k个基本异或运算精确修复任意单节点故障。修复故障的最小带宽为M×(k+1)/n,且在系统正常工作时,能够为单用户提供最高n×B的可用带宽。与其它最小存储再生码相比,编码矩阵简单,解码计算量较小,为用户提供较高的可用带宽。
     

基于SpaceVPX架构的星上高速载荷数据实时处理平台设计

针对星上载荷数据速率提高,现有处理平台无法支持高速载荷数据实时处理、快速应用的问题,文章通过对卫星在轨处理需求的分析,介绍了基于SpaceVPX标准的星上载荷数据高速数据处理平台的设计方案,重点阐述了针对宇航应用的特殊需求所设计的自主容错和故障隔离方案,并在某光学载荷在轨图像处理系统中进行了应用验证,结果表明:采用该方法设计,系统处理速度高,可扩展、可重构性强,软件和硬件之间的关联度较弱,可为星上高速载荷处理系统设计提供参考。     

一种基于RapidIO总线的高速图像数据传输设计

为解决传统图像处理系统带宽不足的问题,设计了一种基于高速串行RapidIO总线的图像处理系统,该系统通过Camera Link接口接收图像数据,经过FPGA预处理之后,通过RapidIO总线传输到DSP内存中,进行复杂的算法处理。本设计通过FPGA实现了RapidIO接口,采用了基于FIFO缓存的设计方法,来实现Camera Link接口与RapidIO接口间的匹配和转换。试验证明:该系统工作稳定可靠,数据传输速率高,满足应用需求。     

从航天遥测地面记录器到航天遥测地面系统云

在总结航天遥测系统地面记录专业现状与发展趋势的基础上,梳理记录专业的发展主线,提出以记录设备信息架构升级和扩展数据融合处理功能为基础逐步实现航天遥测地面系统云平台的发展途径。探讨软件定义存储和开源存储技术对设计新型地面记录设备的影响,并针对三类软硬件平台,给出基于国产自主可控技术的地面记录设备研发思路。     

一种基于Spark的国产化海量数据预处理和计算技术

以提升航天大数据软件的数据处理性能为目的,以原有的MapReduce框架为基础,提出一种新的面向国产平台的基于Spark内存计算和数据预处理技术相结合的技术。将原软件框架的数据解析算法前移,采用Kafka消息队列对不规格数据进行分布式预处理。针对MapReduce框架消耗内存过大的问题,利用RDD调用机制与Spark内存计算的优势,采用一种基于Spark的快速处理框架,并在国产平台上进行了移植适配。经工程验证,新的基于Spark框架的数据处理性能较之前的MapReduce的数据处理性能有了显著提升,稳定实现了在面向全国产平台的大数据批处理技术的性能优化。     

大数据技术综述与发展展望

以大数据、云计算等为代表的新一代信息技术正拉开中国航天数字化能力建设的崭新篇章,数据治理工作正处在勇开新局的关键时期。如何合理应用大数据存储、处理、分析、管理、流通与安全技术,构建航天大数据基础平台传输架构、存储架构及技术架构,保障数据治理规划与标准框架落地,沉淀航天数据资产,构建与航天型号研制体系特点相匹配的数据应用,是一个重要的命题。总结提炼了大数据的主要特征,全面梳理大数据技术体系,并面向不同数据处理场景,归纳适用的大数据技术手段,为航天数据治理的技术架构设计、技术选型等工作推进奠定坚实基础。