地面站设备监控软件框架通用性研究

针对目前卫星地面应用系统中设备监控软件可重用性差的缺点,提出一种可扩展的通用设备监控软件框架设计方案.结合模块化和抽象接口设计思想,简化了组件开发,提高了软件的复用性.通过控制反转技术,降低了组件之间的耦合,使框架更加易于扩展,在实际应用中取得了良好的效果.     

卫星综合软件的体系结构研究

分析国内外卫星综合软件的现状和发展趋势,阐述设计软件体系结构的重要性．提出一种卫星综合软件的分层模块化体系结构,对此体系结构进行详细地分析和说明,并对其在软件复用、软件开发和测试方面的应用以及优点进行分析,表明分层模块化软件体系结构是提高卫星软件开发效率的有效途径．     

嵌入式软件仿真测试环境软件体系结构研究

利用嵌入式软件仿真测试环境(ESSTE,Embedded Software Simulation Testing Environment)对实时嵌入式软件进行系统测试是国内外公认的、行之有效的方法.基于UML和"4+1"视图模型,系统地对ESSTE的软件体系结构进行了描述.各个视图之间保持了良好的一致性,特别地,在设计视图中将ESSTE软件分为两大组件-实时组件和非实时组件,并按照"管道-过滤器"的软件体系结构模式组织,分别给出了它们的关键类.非实时组件的关键类是配置工具类,实时组件的关键类是模型类、实时变量类和调度器类.据此设计和实现的ESSTE-Basic体现了较好的质量特性,如可更改性、可移植性等,其成功地对多个软件进行了系统测试,高效地发现了大量潜藏的软件错误,验证了ESSTE软件体系结构的正确性和有效性.     

嵌入式软件测试开发环境的框架设计

采用软件设计上的复用思想,对嵌入式软件仿真测试环境进行框架的设计,可以使测试环境在不做大幅度修改的情况下适应不同的被测软件,节省设计的时间和费用.论述了由框架开发软件的过程,并把此过程应用于测试环境;对嵌入式软件仿真测试环境进行总体分析,确定了它的3个主要组成部分;归纳出作为测试环境重要组成部分的测试开发环境的基本功能,并使用专门针对框架开发的UML-F建模语言设计了一个框架;对已开发成功的测试开发环境框架,提出了具体的框架适配方案.本设计已在实际工程中得到了应用.     

基于VxWorks的数据采集与重演软件的图形界面的设计与实现

通过介绍嵌入式实时操作系统VxWorks的图形组件WindML以及应用其开发图形用户界面(GUI)的框架流程,重点阐述了某数据采集设备中采集与重演软件人机界面的需求和使用WindML对其进行设计与实现的过程。     

需求模式

为了解决软件开发过程中需求重用的问题,对统一建模语言中的活动图进行了扩展,用以作为软件需求捕获和描述的工具,并以此为基础通过借鉴其它模式语言的通用描述方式,提出了基于过程模型的需求模式描述语言,其描述框架包括模式名称、所属领域集合、适用语境、所要解决问题、条件约束、解决方案、模式实施、应用实例以及相关模式等方面,详细定义了语境、解决方案和相关模式的描述方式,并在此基础上给出了需求模式开发和应用的指导性原则.提出的需求模式技术,使软件最高抽象描述层次的重用成为可能,其应用必将大大提高软件开发的效率.      

可复用的需求建模方法

提出了一种特征驱动的可复用需求建模方法(RRM,Reusable RequirementMethod),此方法定义了一个可复用的需求建模过程(RRMP,Reusable Requirement Modeling Process),在领域工程和应用工程两个层面上都提出了相对完整的需求建模方法并将两个阶段有机地融合在一起.将主要研究方向着眼于领域模型的正确建立、合理剪裁和对象化过程,从而得到针对于具体应用的需求模型.在RRMP的过程指导下还将设计一个需求定制与应用开发平台(RAP,Requirement customing Application developing Platform).RAP平台立足于需求获取阶段,以用户易理解的图形化方式灵活直观地与用户进行需求交互,根据用户定制的需求自动生成具体应用的标准需求开发文档和开发过程中所产生的统一建模语言(UML,Unified Modeling Language),并最终开发出用户所需的领域内特定应用的原型系统.RAP平台主要包含3个部分:图形化需求定制工具,需求开发文档生成工具和目标应用开发工具.     

计算机辅助FMECA软件模型

从CAD框架和软件体系结构的角度出发分析、建立计算机辅助FMECA软件模型.首先分析研究了FMECA软件的目标和设计思想,进而重点描述FMECA软件应用OTO-D语义模型建立数据模型和软件框架结构;产品描述关系型数据库模型和可视化形式、上下自动转换的FMECA和信息查询自动化等的实现技术.     

嵌入式图形用户界面开发平台

针对基于单片机的智能仪器仪表类产品的需求和特点,提出了一种低端嵌入式图形用户界面(GUI)的开发平台. 平台由辅助开发工具集和图形程序库组成,其中后者采用了面向对象的应用编程框架的组织方式,是实现代码复用和嵌入式开发平台化的关键.应用编程框架提供了构造基于单片机的简单多窗口GUI系统所必需的宏观框架和结构元素. 其宏观框架采用了层次系统的组织结构和事件驱动的运行机制,其基本结构元素为GUI构件类. 针对单片机系统的特点,类库的组织避免了实现复杂的类继承机制,代之以平面化的接口继承机制. 平台已被成功应用于某智能仪表产品的GUI子系统的开发.      

敏捷制造数据源及其实现技术

为满足产品全生命周期管理对制造数据敏捷性的需求,提出一种敏捷制造数据源的数据管理方法.分析了敏捷制造数据的应用需求,将敏捷数据源定义为一种面向产品生命周期不断变化应用需求的数据定义和管理架构,该架构包括核心对象与本体层、元数据元模型层、服务组件层以及实施层等4个层次,对该架构的特点进行了分析.提出了实现敏捷制造数据源的3个实现技术,分别是抽象元建模技术、基于规则的数据视图快速生成技术以及基于服务技术的组件重用与快速重构技术.所提出的敏捷制造数据源为支持产品生命周期内制造数据的敏捷管理、应用以及提升应用信息系统敏捷性提供了新的途径.     

高精度霍尔电推进技术的应用与发展研究

在现代化全域通信导航的应用背景下,卫星平台所需具备的精确轨道预测与实时轨道控制能力对电推进系统的推力精度、分辨率等性能提出更高的要求,因此建设高精度的电推进系统具有非常重要的意义。通过对空间应用需求和电推进技术现状的分析,阐明了当前电推进技术的推力输出精度不足以支撑高精度连续导航、超低轨卫星实时阻力补偿以及高分辨率遥感卫星动中成像等空间任务的需求。在此基础上,以霍尔推进系统为研究对象,针对研制高精度推进系统的技术难点,从霍尔推力器技术、流量控制技术、电源及控制技术和试验验证技术四个方面阐述了国内外研究的现状,分析和探讨了关键技术的发展方向和研究思路,为高精度霍尔推进技术未来的重点研究和发展方向提出建议。     

一种现场监控系统与远程监控系统统一设计的方法

在很多场合,需要在现场和后方的远程端完成同样的监控工作,显示同样的画面。但是,目前很多系统在最初设计时未考虑到这种需求,很难提供这些功能,不能达到软件复用和系统复用的目的。为此,利用基于实时数据库的监控系统框架和功能完备的通信协议,从系统架构上解决了现场和远程监控系统的软件复用,实现了现场监控系统与远程监控系统的统一设计。     

基于ROS的空间即插即用架构软件解决方案

为了支持航天器软硬件系统的即插即用,必须配备一套中间层软件系统来自动处理组件的自发现、自配置和通信,针对这一需求提出一种基于机器人操作系统（ROS）实现空间即插即用软件架构的方案。在分析和对比ROS框架与SPA架构的基础上,根据SPA异质网络架构的特征,提出了基于ROS的SPA软件架构（RSPA）;对SPA协议在ROS框架下的实现问题进行了研究;设计了一种基于ROS的SPA演示系统。相比于以往的空间即插即用架构软件实施方案,RSPA具有清晰的网络模型,更容易扩展,并且可以有效利用ROS稳定的基础框架和丰富的工具加速软件构建过程。     

多码率RS码部分并行译码结构设计

为了满足在一个通信系统中使用多码率RS(Reed-Solomon)码的需求,提出了一种多码率部分并行结构的RS码译码器.按照功能,该译码器可分为伴随式计算模块,关键方程求解模块以及错误位置和错误值求解模块3个主要组成部分.针对符合CCSDS标准的2种RS码的特点,将运算系数相同的伴随式计算子单元进行复用;在关键方程的求解运算中使用一种新颖的部分并行结构,使得复用部分和非复用部分的运算周期相同,以减少运算等待时间,提高译码效率;在错误位置和错误值求解中采用查表方式完成Forney算法的系数相乘,并复用求逆查表运算和系数相同的钱氏搜索计算子单元,以减少资源的消耗.通过码率选择信号,可以选择RS(255,223)和RS(255,239)2种译码模式.通过Altera公司的FPGA(Field Pro-grammable Gate Array)对该多码率译码器进行了硬件实现,结果显示此译码器仅消耗2981个逻辑单元和9472 bit的存储器资源,大大低于2种单一码率译码器消耗资源的总和.     

一种面向服务的业务过程建模语言

通过对现有业务过程建模语言的分析指出了其对面向服务支持的不足,以可视化过程建模语言VPML(Visual Process Modeling Language)为基础,提出了一种面向服务的可视化过程建模语言VPML-S,并提出了该语言的概念设计框架,简述了其通用的建模元素;使用UML类图设计了该语言的元模型,在此基础上建立了语言的形式化模型;分析和评估了VPML-S中的服务元素所提供的将活动映射为Web服务的面向服务功能,嵌入子过程元素所提供的多个业务过程之间的复用机制,管道元素所提供的多个业务过程的协作机制以及VPML-S和其它语言所建立的业务过程模型的互操作支持机制;评述了VPML-S的可视化图符替换、元模型扩展机制;最后通过一个网上购物流程实例说明VPML-S为面向服务的环境下的业务过程复用、协作和互操作提供了有效的支撑.      

Java卡的可信代码装载机制设计

对满足可信计算平台(TCP,Trusted Computing Platform)需求的代码管理问题,提出了以Java卡为核心,以代码签名技术为主要手段,以卡内的安全域(security domain)作为各个软件权威(Java卡设备发行方和应用提供方)安全策略执行者的可信代码管理框架.新机制支持设备发行方软件的装载和更新,完善了应用提供方安全域的装载和更新流程,并对下载命令数据结构进行了扩充.解决了在复杂应用环境中,多个软件权威相互独立的限制条件下,代码的免人工广播式发布问题,扩展了传统Java卡软件装载模式,提高了系统的安全性,为使用Java卡平台进行可信计算提供保障.     

基于高斯伪谱法的化-电混合推进系统转移轨道优化设计

提出利用化-电混合模式推进系统完成地球同步卫星轨道转移任务,该推进系统极具应用前景,能够满足高有效载荷率、高入轨精度的工程实践需求。并针对基于该混合模式推进系统的转移轨道的优化方法展开研究,提出一种多阶段最优控制问题（OCP）的高斯伪谱法求解方法。该方法通过分段点的关联设置,将多个经高斯伪谱法转化而来的非线性规划问题转化为一个连贯的非线性规划问题(NLP)。两个不同算例的仿真过程与分析结果表明,该方法能够有效地解决多阶段非光滑连接轨道的优化问题,具有运算效率高、收敛性半径大、求解精度高等优点,可便捷地处理化 电混合模式推进系统的转移轨道优化设计问题。     

航天器测试需求描述及其自动生成

航天器作为一个典型的安全苛刻系统,其可信性研究需求迫切,支持可信性评估的数据来自于航天器测试用例的执行,而航天器测试需求是测试用例生成的重要依据.在实际应用中,对航天器这类复杂系统,面临测试需求庞杂、测试需求编制周期长、人工经验编制方式难以保证测试需求的充分性、完备性及可复用性等问题.针对这些问题,通过分析航天器组织结构特点,建立航天器形式化模型,基于航天器测试任务流程,给出了航天器静态测试需求和动态测试需求形式化描述规范,并给出航天器测试需求自动生成方法,保证了测试需求的充分性和完备性,提高了测试需求复用性,与人工编制方式相比,缩短了测试需求编制周期.最后设计并实现航天器测试需求生成应用系统,验证所提出方法的有效性.      

电推进系统在静止轨道卫星平台上应用的关键技术

在未来静止轨道平台上应用电推进系统是我国航天事业发展的必然趋势。将氙离子电推进系统(XIPS)应用于静止轨道卫星平台,除了要解决电推力器本身的问题之外,还要在系统应用方面做大量工作。以该静止轨道卫星对电推进系统的需求为基础,从三个方面对电推进系统在未来静止轨道平台上应用所涉及到的关键技术进行了分类及梳理:一是电推进系统与电推力器之间的关系,包括电推力器与推进剂贮存和供给子系统、电源子系统、控制子系统联合工作所涉及到的关键技术;二是电推进系统与化学推进系统的协调工作,包括两种推进系统的任务分工及相互影响所涉及到的关键技术;三是电推进系统对整星及大系统的影响,包括电推进系统对电源、热控、羽流污染控制、电磁兼容性(EMC)、遥测遥控、自主管理等所涉及到的关键技术。通过对这三个方面的关键技术进行梳理,明确了电推进系统在整星上应用所需要开展的工作。