TTE高完整性和标准完整性配置下同步机制和容错能力对比分析

针对高完整性与标准完整性配置的时间触发以太网具有不同同步机制和容错能力,对二者的同步机制和容错能力进行对比分析,在OMNet++平台上分别建立高完整性与标准完整性配置的时间触发以太网仿真模型,模拟不同故障下的时钟同步协议操作场景,对2种配置下的TTE同步机制的容错能力进行验证和分析。结果表明:高完整性配置容错能力更强,能够对抗压缩主控器和同步主控器的并发故障失效;面对多个不一致-遗漏故障时,高完整性配置的TTE能通过同步结团检测服务更快地进入重启动状态,因此相较于标准完整性配置反应更快。     

基于TTE端系统的时钟同步设计与实现

随着航空电子体系架构的日益更新,航空机载总线技术得到了飞速发展.时间触发以太网作为新一代的航空总线适合在分布式综合模块化电子系统中应用.时钟同步机制是该网络的核心技术,通过该技术建立的高精度全局同步时钟是保障TTE的数据通信强实时性和确定性的先决条件.本文在分析研究TTE时钟同步算法的基础上,提出了符合SAE AS6802协议标准的TTE端系统的时钟同步机制的设计方案,并在FPGA硬件上得以实现.     

流场计算程序自动并行化的帧同步和帧通信策略

针对流场计算中巨大的计算量和存储量要求及并行机使用困难的问题,研究以SPMD模式把结构化网格有限差分算法的串行程序自动并行化后的同步和通信方法。提出了一种有效的帧同步和帧通信策略,在每帧结束时集中进行同步和通信。同时,设计了同步点自动定位算法,它是实现该策略的关键技术。通过分析,证明帧同步和帧通信策略能保证并行流场计算程序的正确性,有效降低同步和通信开销,并便于实现消息传递,从而获得了可观的加速比。     

基于光纤以太网的高精度分布式授时技术

White Rabbit(WR)时钟同步技术是综合了同步以太网、精密定时协议(IEEE1588v2)和数字相位测量技术而发展的分布式同步授时技术,能够实现数千米范围内多节点亚纳秒精度的时钟分发。该技术兼容标准以太网协议,不占用额外网络带宽,与数据链路直接集成,结构简单成本低。介绍了White Rabbit技术的基本技术原理及初步应用方法,并给出了各种拓扑结构下的测试结果。采用White Rabbit能很好地解决各种长距离多节点高精度授时需求,能够作为地基增强导航系统的关键支撑技术。     

基于时间触发架构的网络技术研究与设计

随着航空电子系统架构朝着网络化的方向发展,机载电子系统时间关键性和安全关键性的通信应用需求加大,交互的信息量级不断提升,传统的机载总线技术已无法胜任。时间触发以太网(TTE)在引入了高精度时钟同步机制的基础上,采用一致性通信、故障容忍和冗余设计等技术提高了通信的实时性、稳定性和安全性。以TTE和时间触发协议(TTP)为例,综合TTE和TTP的优势,提出跨网段的一体式时间触发网络设计方法,为航空机载电子系统领域提供了基于时间触发架构的统一网络服务。     

串行PCM码流解码电路设计与应用

测试台实现把接收到的±2. 5VPCM码流还原出原始数据信息,按照帧结构分路存储。该电路设计的关键是实现硬件同步,包括时钟同步、码同步和帧同步,并进行串并转换完成对高速PCM码的解调。给出了±2. 5VPCM码流经AD8138差分输出驱动后到HCPL2631光电耦合器的电路,将差分信号转换成TTL逻辑电平。本文主要详细讲述了如何利用差分变换后的波形提取位时钟信号。该电路设计已用于某弹上设备测试台,具有工作稳定,抗干扰能力强的特点。     

CCSDS AOS及TC空间链路协议吞吐率性能分析

回顾了空间数据系统咨询委员会(CCSDS)的2种空间链路协议,即高级在轨系统空间数据链路协议(CCSDSAOS)及遥控空间数据链路协议(CCSDS TC)。在使用包业务传输集中数据时,分析了CCSDS TC的吞吐率与IP数据包包长的关系,研究了CCSDS AOS的吞吐率与IP数据包包长、传输帧帧长的关系。推导出了使用包业务传输集中数据时的空间链路误码率,空间链路协议的同步帧帧长与空间链路协议的误帧率、误包率、吞吐率的关系公式。在OPNET平台上,通过空地星间链路的仿真实验验证了此吞吐率的关系公式。并在典型空间通信场景下给出了空间链路协议的优化参数配置,为空间数据链路协议的应用提供了参考。     

基于现场总线和智能变送器的风洞气流参数测量系统研制

准确测量来流雷诺数对于研究一些对雷诺数变化敏感的流动现象十分重要,为了得到较为准确雷诺数需要测量来流速度、温度和环境大气压等气流参数。本研究基于带Hart通信协议的智能变送器以及数字式振筒气压仪,在低速风洞中实现了一套简单实用的气流参数采集系统。其中,主机和差压、温度变送器之间通过Hart适配器相连接,并通过串口以Hart协议实现通信;而数字式振筒气压仪与计算机之间则直接通过串口实现通信。在系统开发过程中对Hart协议进行了解析和测试。在该系统气流参数采集的基础上,实现了来流雷诺数实时精确的计算,并对比了因温度和气压波动导致的雷诺数计算差异对旋成体大迎角雷诺数效应研究的影响,从而进一步说明了发展该系统的重要性。     

基于CAN总线的冗余系统同步技术研究

为了解决自动油门伺服控制器冗余系统中双CPU时钟不同步导致的系统工作不稳定问题,本文提出了一种改进的同步技术,该技术通过CAN总线通信,基于PYP协议进行信息交互,实现双CPU的时钟同步。通过开发试验板进行验证测试,测试结果表明,该技术可以有效地解决冗余系统同步问题,同步后的时钟误差为微秒级,大大优于硬件同步技术的毫秒级。     

近距-1协议在星间测距中的应用

针对近距航天器测距的需要,将CCSDS(空间数据系统咨询委员会)近距-1协议的定时业务与微波双向单程测距法相结合进行测距。该法以直序扩频技术来获得高精度传输帧ASM(附属同步标识)最后1位下降沿的时刻,并以时间码形式,通过帧数据域在测距星之间相互对传,综合考虑协议给出的信号物理特性,对所给出的方法进行了误差分析。分析表明,航天器之间距离不远,相对速度不大时,该法具有较高精度,且与数据通信共用1套设备,降低了成本。     

网络时间协议在航天测控网中的改进与应用

为了解决航天测控网目前覆盖率低的问题,提出了一种具有易实现、低成本和高覆盖率等特点的新型航天测控网.同时,主要实现了利用网络时间协议对系统中的不同设备进行时钟同步.详细讨论了该系统的时钟同步体系结构,以及组成网络时间协议的数据过滤和选择等重要的工程化算法,并对网络时间协议进行了改进,提高了同步精度.该系统对于非航天普通测控网的建设也有较大参考价值.     

CAN总线位定时控制的研究

在研究了CAN总线位定时工作原理的基础上,为优化网络性能,实现CAN通信网同步,该文提出了一种对CAN通信网波特率、采样点位置及数目的计算方法。在参数计算中主要考虑时钟频偏和传输延时两个因素,并通过具体的CAN通信网说明如何分步计算位定时参数。     

航拍视频拼图中基于特征匹配的全局运动估计方法

 主要研究了航拍视频拼图中的全局运动估计问题。根据航拍视频成像过程的特点,得出相邻帧之间全局运动的4参数近似变换模型,该模型参数较少,鲁棒性好且计算简单,任意帧之间的变换模型通过“帧到帧”的方式递归获得。提出了一种双向最近邻距离比的尺度不变特征(SIFT)的匹配方法,提取出有效的匹配点,并采用随机采样一致性(RANSAC)方法去除外点和估计全局运动参数。从试验结果可以看出,该方法估计出的全局运动参数精度高,鲁棒性好。     

无线传感器网络时间同步协议动态切换机制

针对当前无线传感器网络时间同步协议通用性差的问题,提出了基于主动编程思想的时间同步协议动态切换机制,设计了能够动态适配的时间同步协议切换框架,重点讨论了节点间相互通信、时间戳标记、协议切换、本地时间与全局时间的转换等4个关键问题,并且在TinyOS（Tiny Operating System,微操作系统）平台上对新机制进行了仿真验证,比较了新机制同2种主流时间同步协议之间的性能差异.仿真结果表明：新机制能实现时间同步协议的动态配置,提高协同效率,节省切换开销,具有良好的应用前景.     

F-P滤波器和SOA在全光帧时钟提取中的分析和试验

F—P腔作为光滤波器用．具有稳定性高．通带窄的优点。采用低精细度的法布里-珀罗滤波器（F—P）直接提出帧时钟,保证时钟的快速建立和快速消失。利用半导体光放大器（SOA）的自增益调制效应（SGM）对F-P提取的帧时钟进行整形,降低帧时钟的幅度噪声。并推导了F—P的精细度Q和SOA的自增益调制效应对帧时钟建立时间、消失时间的影响。通过理论分析表明,利用SOA的SGM效应可以降低帧时钟的幅度噪声并加快帧时钟建立速度。实验中,用上述方案对10．075GHz的帧信号进行了全光帧时钟提取．得到了建立时间为8个信号周期．消失时间为22个信号周期抖动为2.35ps的帧时钟信号.     

基于UKF算法的航天器自主导航研究

针对卫星上配备的多种姿态敏感器，进行了导航方案的设计，利用姿态敏感器的测量信息实现轨道参数的估计。通过UKF(Unscented Kalman Filter)算法研究了卫星的自主导航问题，较传统的扩展卡尔曼滤波方法(EKF)简化了计算过程。数值仿真结果验证了该导航算法的优越性。     

苯高温高压下流体密度的在线测量

根据流动连续性方程和伯努利方程,建立了一种流体高温密度和气相压缩因子测量新方法。通过测量流体冷态质量流量和节流孔板前后压差,实现了流体密度的在线测量。根据仪器精度,得出密度测量不确定度为±2.84%,苯的测量值与Supertrapp软件获得的参考密度之间的偏差为-1%~4%。通过压力5MPa下的三次平行实验,得出该方法测量苯密度的最大偏差为±0.7%;实验测量了不同温度(338~982K)和不同压力(1~5MPa)下苯的密度,同时计算得到气相压缩因子。实验结果表明:本方法可实现高温高压下流体密度在线测量,具有很好的准确性和重复性。     

基于时间触发架构的系统通信设计应用研究

本文详细介绍了基于时间触发架构的应用系统通信模型设计方法：结合某型飞机综合数据管理系统（IDMS）应用功能的通信需求,利用“PDevelopmentCluster系统设计工具,构建基于时间触发协议（TTP）的IDMS通信系统仿真模型。TTP精确的全局时钟同步可以为系统提供精确的时钟和单元之间的精确同步,协议的容错机制为...     

IP over CCSDS协议适配的高速并行实现技术

天地一体化组网应用须在空间网和地面网之间部署IP over CCSDS(基于CCSDS空间链路承载IP业务)协议适配网关,以实现在高速CCSDS(空间数据系统咨询委员会)空间链路之上传输IP(互联网协议)数据包。针对此需求,提出一种IP over CCSDS协议适配的高速并行实现方法,并在Linux内核中采用多线程技术实现IP over CCSDS协议适配过程,通过实验进行测试与验证。测试表明,在处理器多核数目的范围内,协议适配处理性能随线程并发数目的增加而增加;当线程数目超过处理器核数时,受限于处理器核数和线程调度开销的影响,协议适配的性能并不能随着线程数目的增多而线性增加。后续,可利用FPGA(现场可编程门阵列)硬件逻辑电路的并行能力在硬件上实现协议适配的高速并行处理,并设计更高速率的同步接口,以从硬件上实现几千兆比特甚至几十千兆比特的高速IP over CCSDS协议适配。     

宽带数据链路中的帧同步技术研究

文中对宽带数据链路中的帧同步技术进行了研究。采用QPSK调制解调时,数据帧中同步字采用两个重复的符号长度为16的恒幅零自相关(CAZAC)复序列,通过检测两个CAZAC同步字来确认系统处于失步或同步状态。分析结果表明,基于本文给出的同步字的数据帧格式在进行帧同步检测时,在引入帧同步校核系数(α=2)和帧同步保护系数(β=8)后,平均同步捕获时间很短;且一旦系统处于同步状态,其发生失步的概率极小。