基于EHW和RBT的电路故障自修复策略性能分析

在诸如深空、深海等特殊环境中的电子电路,传统的基于冗余容错技术提高电子系统可靠性的方法受到了很大程度的限制,进而基于硬件演化（EHW）的故障自修复策略开始被广泛研究。但是后者也存在一些弊端,如存在电路演化规模大、电路演化速度慢、故障修复能力有限等问题。因此,在前期工作中,提出了基于EHW和补偿平衡技术（RBT）的电路故障自修复策略。通过从故障自修复能力、故障修复速度、硬件资源消耗等角度对比分析,相比于常规的基于EHW的故障自修复策略,基于EHW和RBT的电路故障自修复策略的故障修复方法灵活、故障修复类型多,且能缩减电路演化规模、缩短电路演化时间、提高电路修复速度、硬件资源消耗可控,其可行性和有效性得到了论证,具有重要的工程应用价值。      

静态随机存储器在轨自检算法

静态随机存储器（SRAM）在轨自检应用于星载电子设备上电初始化过程中,能够在电子设备开始工作前发现存储器的故障单元,为评估电子设备健康状态提供依据。分析了SRAM的结构和常见的故障原理,针对在轨应用这一特殊背景开展研究,提出了对典型测试算法的改进方案。在完成对改进方案的分析和评价后,以8 K×8 bit存储器为例开展算法的实现,并验证了改进方案的可行性。与典型测试算法相比,所提改进方案具有资源开销少、故障覆盖率高等优点。      

基于无关变量分离的EFSM测试数据进化生成

扩展有限状态机（EFSM）相比于有限状态机（FSM）能够更加精确地刻画系统的动态行为,因而广泛作为各种控制流与数据流系统的测试模型。在EFSM模型的测试中,使用搜索的方法获得触发目标测试路径的测试数据是近年来的一个研究热点。为进一步提高搜索效率,在遗传算法（GA）的基础上提出一种自动分离测试路径中无关输入变量的方法,该方法通过分析模型中变量与迁移间的关系,判定不影响子路径中谓词条件的无关输入变量,进而从个体中将其分离以实现搜索空间的自动缩减,提升测试数据生成效率。对几种具有不同复杂度的基准EFSM模型进行实验后的结果表明,该方法生成有效测试数据的成功率均达到98.2%以上,且与未分离输入变量的遗传算法相比,所需平均迭代次数减少44.7%~85.9%,平均运行时间减少24.1%~85.5%。      

总线互连故障的一种快速诊断算法

数字总线的互连测试与故障诊断对于电子产品的生产和维护具有重要的意义.针对现有算法存在冗余测试以及测试时间长等问题,通过对总线互连故障的特征分析,提出了一种自适应快速诊断算法.该算法将测试过程分成两个阶段:第1阶段,诊断各个超网络上的短路和呆滞故障,按照短路关系将超网络分成若干集合;第2阶段,根据第1阶段的分组结果,对各集合中的超网络加载"并行走步1"向量,以诊断其开路故障.仿真结果表明,该算法可在保证故障诊断最大化的前提下,减少冗余测试,有效压缩测试向量长度,实现故障的快速诊断.      

基于启发式遗传算法的模糊测试样本集优化方案

模糊测试作为当前最有效的漏洞挖掘方法,不仅比其他漏洞挖掘技术更能应对复杂的程序,而且可扩展性很强。在数据量相对较大的测试中,模糊测试输入样本集存在质量低、冗余性高和可用性弱等问题。因此,对模糊测试输入样本集进行研究,提出了启发式遗传算法,借助0-1矩阵,通过启发式遗传算法对样本的执行路径进行选取和压缩,从而获得优化后兼顾样本质量的样本集最小样本集合,进而加快模糊测试的效率。实验结果表明:在没有损失的情况下,样本集精简后模糊测试的时间比精简前降低了22%,压缩率相比传统方案提升约40%。      

基于GA-SVM的GNSS-IR土壤湿度反演方法

针对提高大范围土壤湿度测量精度的问题,研究了土壤湿度的全球卫星导航系统干涉测量法（GNSS-IR）,提出了一种基于支持向量机（SVM）的土壤湿度反演模型,利用遗传算法（GA）的自动寻优功能寻找SVM的最佳参数。结果表明,GA-SVM模型在测试集上得到的土壤湿度反演值与实测值的平均绝对百分比误差（MAPE）仅为0.69%,最大相对误差（MRE）为1.22%,线性回归方程决定系数达到了0.956 9。进一步与统计回归、粒子群优化的SVM模型（PSO-SVM）及反向传播（BP）神经网络方法进行对比,结果说明:在样本数目有限的情况下,GA-SVM方法更适用于土壤湿度的GNSS-IR技术反演,且反演精度较高,泛化性能良好。      

基于模板匹配整帧屏幕视频帧内无损编码方法

当前主流的视频压缩标准,如H.264、HEVC等,主要是针对摄像机拍摄的视频而设计的.而屏幕内容(SC)的视频是由计算机生成的,无噪声,要求更高的压缩效率,同时与摄像机拍摄的视频相比包含更多的结构相似性.提出了一种利用屏幕视频中相似性的模板匹配帧内编码方法,采用由21个像素点组成的模板,以像素点为最小单位对整帧进行模板匹配,并使用哈希函数实现高效的模板查找,最后对残差图像进行熵编码.实验结果显示,与标准的HEVC扩展方法相比,该方法在无损编码上压缩率可以提高一倍,编码时间减小了近一半.      

基于BABFA的XNOR/OR电路面积优化

基于XNOR/OR的固定极性Reed-Muller(FPRM)电路面积优化是当前集成电路设计领域的研究热点之一。由于基于XNOR/OR的FPRM电路面积优化属于组合优化问题,提出了一种二进制自适应细菌觅食算法(BFA)。该算法在复制操作中加入概率模式,提高种群多样性,采用模糊规则对复制概率和迁移概率进行修正,提高算法的收敛速度。使细菌在邻域内进行搜索,替代细菌群体感应机制中的斥力操作,细菌无需感应其他个体位置对其的影响。提出一种基于XNOR/OR的FPRM电路面积优化方法,利用提出的二进制自适应细菌觅食算法搜索电路面积最小的FPRM电路。基于MCNC Benchmark电路的实验结果表明：面积最大优化率为18%,时间最大节省率为46%。     

基于PCA和WPSVM的航天器电特性识别方法

针对航天器电特性监测系统识别过程中存在测试数据量大、特征维数高、样本少、计算速度慢和识别率低等问题,提出基于主成分分析(PCA)的特征提取和加权近似支持向量机(WPSVM)的在线故障诊断方法.实现了对信号故障特征的主成分分析、选择和提取,并对高维特征数据实现了降维,提高了航天器电特性在线故障诊断的准确性和速度.针对PCA中的结果选取问题,提出运用数据贡献度阈值进行数据截取的方法,有效地保证了数据的有效性与一致性.结果表明:该方法充分利用了航天器电特性监测系统的有用数据特征,有效提高了识别的精度,且计算时间较短,效率较高.      

基于功能建模的含FPGA电路板测试方法研究

由边界扫描和非边界扫描器件组成的非完全边界扫描电路板普遍存在,其故障检测与隔离是板级维修测试的难题。基于边界扫描和数字I/O的测试方法无法完成整板功能测试,提出了一种基于功能建模的含FPGA电路板测试方法。首先在FPGA开发环境中生成VITAL模型,实现其功能建模;然后将配置文件和VITAL格式数据导入LASAR,完成电路板的好板仿真和故障仿真,并生成后处理文件;最后在ATE上调用后处理文件,实现含FPGA电路板的自动测试和故障诊断。该方法无需更改测试系统软硬件,可实现该类电路板的功能测试。     

基于A2-RO电路版图填充的硬件木马抗植入方法

集成电路芯片制造过程中,攻击者可以利用电路版图中的空白区域植入硬件木马。为此,提出了一种基于A2-RO电路版图填充的硬件木马抗植入方法, 以减小电路版图中的空白区域为防护目标,设计了能够动态监测稀有节点翻转情况的功耗表征结构A2-RO,并提出了迭代填充算法及路径构建算法,通过在电路版图的空白区域中智能化地构建A2-RO电路,提高了电路的安全防护水平。基于SMIC 180 nm工艺,以ISCAS’85和ISCAS’89中的基准电路作为研究对象进行仿真验证。仿真结果表明:版图填充后,芯片的面积利用率提高至95%以上,剩余空白区域无法填充最小尺寸的标准单元。A2-RO电路移除攻击后的侧信道电流变化值为1.921 mA,有效实现了对版图空白区域的防护。版图填充的额外布线资源开销可控制在7%以内,对关键路径延时的影响在1.2%以内。      

一种用数字集成电路FPGA实现的伪速率调制器

介绍一种用数字集成电路实现的伪速率调制器及其应用.该调制器用一片FPGA实现3个通道的伪速率调制器.有别于用软件或模拟电路实现的方法,该调制器用数字电路实现,其中一阶环节通过移位算法实现指数运算,简单灵活,既克服了模拟电路和软件实现的缺点,又具有模拟电路实时性高、精度高以及软件实现方式方便灵活的特点,适用于整星信息一体化和综合电子技术的卫星控制系统体系结构.     

RF低噪音放大器的仿真设计方法

探讨了使用惠普公司的微波电路仿真软件EESOF/Libra设计射频集成电路(RFIC)接收端的低噪音放大器(LNA)的方法.设计采用惠普砷化稼场效应管(HP ATF-21186).由于ATF-21186的稳定性欠佳,且放大器的整体增益在33?dB以上,噪声系数小于2,输入、输出驻波系数小于2,因此对如何提高电路的稳定性、降低噪声系数及具有较好的输入输出匹配特性进行了研究.设计过程首先从等效集总元件电路模型设计入手,然后使用平面结构实现各集总元件以便易于集成.经过EESOF的整体仿真,表明该方法正确有效.     

飞机机电综合管理框架下的液压系统仿真平台

在机电综合管理框架下,设计了飞机液压系统仿真平台,介绍了仿真平台的设计思想和总体架构,阐述了仿真平台各系统的工作原理和实现方式,分析了根据流量压力模拟液压负载用户外特性的思想,采用平均油温计算法对飞机在不同飞行阶段油液温度进行了模拟.给出了飞机液压综合管理仿真系统的设计方案以及仿真测试结果.仿真结果表明:在液压系统仿真平台上,能够有效地实现实际液压系统的所有功能特性,为飞机机电综合管理的最终实现提供有利支撑.     

基于互锁双指令控制的电磁阀驱动电路设计

为满足体积及重量强约束条件下的动力系统电磁阀控制需求,提出了一种基于互锁双指令控制的电磁阀驱动电路设计方案。采用逻辑相反的互锁指令与串并联设计的阀门驱动电路结构形式,设计了基于McBSP内总线交互的电磁阀控制流程,建立了150N电磁阀驱动电路仿真模型及阀门电流测试平台。仿真及测试结果表明,该驱动电路能够有效实现二度故障下的电磁阀开启与关闭。     

基于互锁双指令控制的电磁阀驱动电路设计

为满足体积及重量强约束条件下的动力系统电磁阀控制需求,提出了一种基于互锁双指令控制的电磁阀驱动电路设计方案。采用逻辑相反的互锁指令与串并联设计的阀门驱动电路结构形式,设计了基于McBSP内总线交互的电磁阀控制流程,建立了150N电磁阀驱动电路仿真模型及阀门电流测试平台。仿真及测试结果表明,该驱动电路能够有效实现二度故障下的电磁阀开启与关闭。     

LZMA压缩算法FPGA硬件实现

LZMA(Lempel Ziv Markov-chain Algorithm)无损压缩算法在进行数据压缩时速度慢且占用大量的CPU(Central Processing Unit)资源,不能满足实时系统的要求.在改进算法的基础上,采用FPGA(Field Programmable Gate Array)设计了一个LZMA压缩算法硬件加速电路.该电路由LZ77压缩控制器、区间编码控制器和数据读出控制器组成,采用数据乒乓结构、高性能并行匹配结构和流水线处理结构等多种方法提高了LZMA压缩算法的速度,在支持标准LZMA压缩文件格式的同时,将压缩速度提升到近125 Mb/s,相比基于软件的LZMA算法加速10倍,每个时钟处理的相对数据加速近200倍.最后通过基于Virtex-6 FPGA的ML605开发平台验证了硬件加速电路的正确性和可行性.      

有源集成背馈式接收天线设计

为了提高接收天线系统的增益以及灵敏度,对于天线与射频前端组成的接收系统采用了一种有源集成接收天线的设计方案,从而省略了传统设计中的有源电路与微带天线之间的匹配网络.依照此方案,设计并实现了一个背馈结构的矩形微带天线与前级低噪声放大器电路的有源集成.矩形微带天线的馈电点与低噪声放大器的输入端通过金属探针相连,当天线在2.48?GHz谐振时,通过选择合适的馈电点位置,天线产生放大器设计所需的输入阻抗.有源集成背馈式接收天线工作于S波段,最终的测试结果显示了其优良的特性.     

ATE环境下的多频测试参数故障检测

从线性模拟电路灵敏度的概念入手,分析了通过获取敏感频点激励下的最大故障误差来检测电路参数故障的可能性,提出了一种针对测试频率和测点信息的激励矩阵.设计了适合自动测试系统进行模拟电路参数故障检测的联合激励方式提取算法以降低测试成本.仿真结果所给出的故障检测效果显示,该方法可以放大故障误差,并有助于利用敏感频点响应的差别来辨别故障信号.