转台离心机动态半径测试方法的研究

精确测量离心机动态半径长度是离心机研制工作的关键和难点。根据动态测试理论要求与离心机的实际情况,提出了一种对线加速度模拟转台离心机动态半径进行测量的新方法。该方法选择了两个电容传感器,一个测量径向变化,一个测量轴向变化,组成双通道测量系统。介绍了该系统的数据采集与传输方法,论证了动态测试原理及其实验过程。实验结果证明,该系统对于动态测量范围可达到200μm,动态重复测量误差达到±0.5μm。此法可推广应用到其它类似的动态测试系统中。     

离心机大臂动态半径长度的测量

精确测量离心机大臂动态半径长度是离心机研制工作的关键和难点 ,文中不仅介绍了准确测量离心机大臂半径长度的方法 ,同时进行了测量误差的分析。     

精密离心机半径值动态测试系统

精密离心机半径值动态测试系统采用量块法测量其静态半径值，与动态下利用线位移传感器组件测量其微位移量之和的方法相比较，其工作半径值测量的相对误差达３．３×１０￣（－６）。对静态半径测量所采用的量块法及动态下采用线位移传感器组件测量补偿量的原理、方法、数据处理及误差分析进行了详细论述。此法可推广应用到其他类似的大量程动态测试系统中。     

捷联惯性导航系统整体标定新方法

针对不同型号的捷联惯性导航系统(SINS, Strapdown Inertial Navigation System)测量量程及动态性能差异大,而常规标定方法难以提供多动态性信号激励的问题,提出一种利用离心机和转台对SINS进行整体标定的新方法.通过将转台安装在离心机上,调整转台姿态以及离心机旋转速度和旋转半径,可对SINS提供多范围、多运动形式的信号激励,实现对不同参数特性SINS的标定.建立了完整的离心机转台控制模型并对其进行了仿真验证,利用转台依次调整SINS到6个不同位置,控制离心机对每个位置进行正反两次共计12次旋转,即可标定出整个系统的24个误差参数.理论分析表明:该标定方法简单易操作,数据利用率高,激励信号设置灵活,具有一定的工程应用价值.     

基于FPGA的高效机载视频采集及预处理方法

为提高机载视频编码系统的数据采集及预处理性能,以现场可编程门阵列(FPGA)为硬件平台,研究了多模式机载视频采集、颜色空间转换和视频数据传输的高效处理方法.针对机载应用需要实时采集不同模式视频的特点,设计了一种可靠的视频采集策略,通过引入错误自检机制,可以实时监测视频采集的正确性,避免视频数据的错误积累;针对机载视频颜色空间转换预处理中浮点乘法浪费计算资源和增加系统功耗的问题,设计了一种基于高低位分离的截断式查找表乘法器,减少了存储空间和计算位宽,结合流水线处理技术实现了一种高效视频颜色空间转换方法,在保证计算精度和性能的同时,处理功耗最大降低了27%;针对FPGA处理器与系统核心编码处理器(DSP)之间存在大量视频数据的频繁传输特点,结合SRIO(Serial Rapid I/O)链路的传输方式,设计了一种以FPGA为控制核心的数据交互机制,减轻了DSP的处理负担使其专注于视频编码运算,提高系统性能.      

加速度计序贯式测试方法研究

介绍了加速度计在离心机上的序贯式测试方法。通过加速度计在离心机上一次安装即可实现加速度计 1g重力场标定、离心机静态半径测试和加速度计全量程试验。这是一种非常有应用前景的试验方法     

卫星导航终端设备在真实卫星信号下的动态定位精度测试方法研究

卫星导航终端产品测试可分为室内模拟测试和实际信号测试,室内模拟测试信号与实际使用环境有较大差别,不能完全反映实际使用效果;而实际信号测试成本高,重复性较差。为了解决上述测试方法中的不足,本文提出了一种既可实现实际信号的采集,又可在相同环境下反复回放,进而能够高效完成导航终端产品实际使用性能测试方法。本方法基于全球导航卫星系统信号采集回放设备,搭建了包括测试车、实时动态差分基准站、实时动态差分流动站接收机、惯导单元、导航天线等设备的动态跑车测试系统,采集实际信号并在微波暗室中回放,以测试接收机的各项性能指标,为产品定型和性能比较提供参考依据。     

卫星导航终端设备在真实卫星信号下的动态定位精度测试方法研究

卫星导航终端产品测试可分为室内模拟测试和实际信号测试,室内模拟测试信号与实际使用环境有较大差别,不能完全反映实际使用效果;而实际信号测试成本高,重复性较差。为了解决上述测试方法中的不足,本文提出了一种既可实现实际信号的采集,又可在相同环境下反复回放,进而能够高效完成导航终端产品实际使用性能测试方法。本方法基于全球导航卫星系统信号采集回放设备,搭建了包括测试车、实时动态差分基准站、实时动态差分流动站接收机、惯导单元、导航天线等设备的动态跑车测试系统,采集实际信号并在微波暗室中回放,以测试接收机的各项性能指标,为产品定型和性能比较提供参考依据。     

基于DSP的数控XY工作台同步触发测控系统

为了验证多影响因素作用下的数控XY工作台误差补偿效果，必须设计能够实现温度、运动速度、X/Y坐标位置、标准量实时采集与同步触发的测控系统，用于补偿实验验证。介绍了能够实现工作台运动速度、温度、光栅尺与电感测微仪同步触发并实时采集的测控系统。以数控XY工作台为研究对象，采用电感测微仪为工作台位移标准量，DSP为主控芯片，搭建了实验装置进行了实时采集、同步触发和比对实验，以及测控系统测量误差和重复性误差实验。实验结果表明，所设计的测控系统可以实现预设目标，可以用于不同影响因素下的数控XY工作台位移量与标准量的实时比对，验证工作台误差补偿效果，也为后续数控机床在机测量系统误差补偿器的研制打下基础。     

激光位移传感器高速数据采集与处理系统设计

介绍了基于FPGA和单片机的激光位移传感器高速数据采集与处理系统的工作原理与软硬件设计,该系统采用FPGA作为核心控制器,主要完成A/D转换时钟控制、CCD像点位置提取、数据缓冲异步FIFO三部分功能。单片机负责键控、显示以及系统协调。这种基于FPGA和单片机的同步采集、实时读取采集数据的方案,可以提高系统采集和传输的速度。该硬件电路结构简单、成本低廉、可靠性高、功耗较低,满足了实际应用中的要求。     

无人机大气数据高速检测系统的设计

无人机大气数据(高度、空速)的检测速度关系到飞行控制系统的性能。选定传感器模块后,要从采集前端提高检测系统的速度较困难。基于GM8123芯片建立的数据检测系统,提出了运用串口扩展技术提高数据传输速率,进而实现系统对数据的高速采集和处理。实验证明:本系统对于提高无人机大气数据检测的动态性能,提高测量精度有较高实用价值。     

多层CT用数据采集系统的设计与测试

提出了一种多通道、高密度、高精度数据采集系统的设计方案.采用基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA, Field Programmable Gate Arrays)内嵌软核的体系结构,实现了多通道数据的缓冲、格式转换、乒乓读写等流水操作,解决了多层CT(Computed Tomography)有限扫描时间内数据量大、时序要求严格和数据传输精确性要求高的问题;同时利用高精度电压源和精密电阻模拟了前端输入,设计了基于PXI(PCI eXtensions for Instrumentation)总线的虚拟仪器,精确测试了设计系统的性能且未额外引入噪声.方案已成功应用于多层CT中,同时也为数据采集提供一种借鉴.      

石油赛伯数据采集仿真系统的实时性解决方案

为了保留石油工业赛伯(Cyber)数据采集系统的软硬件成果,在现代的高性能硬件平台上采用软件仿真的方法构造了一个仿真系统,以独立硬件设备模块为单位对实际系统进行建模,形成了以指令集仿真器为核心,通信总线仿真模块为桥梁,连接各个设备仿真模块的仿真系统.为了满足仿真系统的期限,从系统平均性能要求和最坏性能要求两个方面对实时性能需求进行了详细的分析,提取出影响系统实时性的性能参数,根据这些性能参数的要求提出了一个实时性解决方案,解决了仿真系统与实际的数据采集设备之间的实时通信问题,协同完成了数据采集任务,在此基础上给出了一个基于RTLinux(Real-Time Linux)实时操作系统的原型系统.      

Quantum dosimetry and online visualization of X-ray and charged particle radiation in commercial aircraft at operational flight altitudes with the pixel detector Timepix

We investigate the application of the hybrid semiconductor pixel detector Timepix for precise characterization, quantum sensitivity dosimetry and visualization of the charged particle radiation and X-ray field inside commercial aircraft at operational flight altitudes. The quantum counting capability and granularity of Timepix provides the composition and spectral-characteristics of the X-ray and charged-particle field with high sensitivity, wide dynamic range, high spatial resolution and particle type resolving power. For energetic charged particles the direction of trajectory and linear energy transfer can be measured. The detector is operated by the integrated readout interface FITPix for power, control and data acquisition together with the software package Pixelman for online visualization and real-time data processing. The compact and portable radiation camera can be deployed remotely being controlled simply by a laptop computer. The device performs continuous monitoring and accurate time-dependent measurements in wide dynamic range of particle fluxes, deposited energy, absorbed dose and equivalent dose rates. Results are presented for in-flight measurements at altitudes up to 12 km in various flights selected in the period 2006–2013.     

CMOS星敏感器图像驱动及实时星点定位算法

利用CMOS图像传感器技术的低功耗和开发简单等优点,设计了新型CMOS星敏感器的图像采集驱动电路.该电路设计以现场可编程门阵列(FPGA)为核心,配以静态存储器和并口通讯功能,实现了图像的采集、存储和输出.同时根据4连通域图像分割的原理,在FPGA内部设计了一个数字电路模块,以实现该星敏感器的实时星点定位功能.该模块由于采用了流水线结构,可以和图像采集同步完成星点质心定位算法,减少了向星敏感器数据处理单元中的精简指令集计算机(RISC)的数据传输量和RISC进行星图跟踪和识别的工作量,提高了星敏感器的总体工作性能.对比软件处理结果,对星敏感器的图像采集和质心算法硬件电路进行了验证.     

自适应卡尔曼滤波实时性研究及其应用

自适应卡尔曼滤波在估计系统状态的同时，也估计系统噪声统计值，因而计算量很大，通常在实际的应用中，其实时性很难保证。通过在ＴＭＳ３２０Ｃ３０芯片上实现惯性导航系统／全球定位系统（ＩＮＳ／ＧＰＳ）组合导航系统的自适应卡尔曼滤波可以看出，采用ＴＭＳ３２０Ｃ３０芯片来解决自适应卡尔曼滤波的实时性问题是可行的。     

VGOS基带数据预处理系统研究

VLBI全球观测系统-VGOS的数据采集系统具有超宽的记录带宽和超高的数据速率,数据率稳定可达16Gbit/s。数据回放及解析等预处理工作是数据采集到相关处理的关键步骤。针对国内VGOS数据采集系统,研发了VGOS基带数据预处理系统,分析了高速记录的元数据及基带数据格式,设计实现了数据记录、聚合、解析、重组等预处理模块。通过对预处理系统的研究和测试,分析了其效率提升的方法。利用预处理系统成功对国际VGOS站观测数据进行回放和解析,经过数据的相关处理成功获得了干涉条纹。表明预处理系统可正确处理高速数据,预处理过程中数据聚合速率平均可达到10Gbit/s,解析效率可达3.6Gbit/s,满足当前VGOS观测数据的超宽带、超高速处理要求。     

静止气象卫星资料接收与处理

分析了GMS卫星展宽数字资料接收和处理特点,叙述了开发的展宽数字资料接收系统以及三种不同规模处理系统(实时图像处理系统、微机处理系统和大型计算机处理系统)的组成和功能。     

小型仿生人工手指触觉感知系统设计

针对目前触觉传感器电路复杂、体积大等问题,设计了一套基于导电液的小型仿生手指感知系统,实现了同时测量温度、三维力、压力等物理信息的功能。系统由单片机数据采集电路、触觉电极阵列电路、温度传感电路和压力传感电路等组成。针对被采集信号的特征,设计了信号调理电路,对信号进行了转换及滤波;设计了FPC接口和板对板接口,将各硬件模块进行了有效的衔接,使得电路结构实现了高度一体化;为了实现数据处理和传感器融合,将由手指传感器测量的触觉感知信息通过USB传输给了上位机,并设计了上位机软件,以显示和存储采集到的数据。实验结果表明,该系统能够实现对温度、压力、三维力数据的快速采集、传输和处理。     

极化复用方式下高性能数传基带奇偶合路实时处理方法

数传基带奇偶合路实时处理,是极化复用方式下卫星过境弧段即时判读星载设备状态及获取空间科学探测成果的前提和基础。面向空间科学卫星高速数传实时处理需求,针对传统合路处理方法受限于内存拷贝与排序操作导致处理性能较低的问题,提出一种使用环形队列对数据进行内存管理并基于各虚拟信道奇偶单路传输帧计数自然有序特征进行合路处理的新方法,有效规避频繁的内存移动与复杂耗时的排序操作,显著提升奇偶合路实时处理性能。空间科学卫星任务的工程实践结果表明,所提方法的实时合路性能满足ASO-S卫星1 Gbit·s–1和CASEarth卫星1.6 Gbit·s–1的高速数传实时处理需求。