TTE网络压缩功能计算开销的测量方法

针对通过传递协议控制帧(PCF帧)实现分布式节点之间的时钟同步的时间触发以太网(TTE)的关键参数获取问题,通过剖析TTE时钟同步协议的原理,提出了不用访问同步主控器(SM)或压缩主控器(CM)的底层驱动,仅通过捕获并观测SM和CM之间的PCF帧,得到给定TTE网络压缩功能运行的计算开销的测量和计算方法。采用FPGA硬件实现了相应的捕帧测量装置,从理论分析和实际测试两个方面实现了关键参数计算开销的测量,通过共计13 724次实验得到的计算开销平均值为32 757 ns。     

钛合金显微组织术语汇编

美国汽车工程师协会(SAE)下属的航空与航天金属工程委员会(AMEC)提出了一份《钛合金显微组织术语汇编》,共收集了43条钛合金显微组织的术语,作为制订AMS材料     

飞行仿真系统网络传输与同步技术

网络通信是分布环境下飞行仿真系统需要解决的关键技术,包括网络传输量和时钟同步等。网络传输量方面,采用DR模型降低了网络数据更新频率,减少了数据通信量,并采用数据封包、解包的方法降低了网络频繁调用带来的时间损耗;时钟同步方面,采用了硬件同步电路和软件高性能时钟相结合的时钟同步方案,确保了飞行仿真系统时间推进的严格同步。在此基础上,构建了基于适配器模式的、支持多协议的通信引擎网络中间件,将顶层应用和底层通信进行有效隔离,降低了应用层开发量,加快了系统集成效率,在多型飞机模拟器中得到了应用。     

一种基于时间触发光纤通信网络时钟同步设计

为解决传统时间触发光纤通信网络(TTFC网络)的时钟同步拥堵问题,提出了基于改进型串行时间 码(IRIG-B码)的TTFC网络时钟同步方案。该方案采用了改进型的IRIG-B码作为时钟同步方式,改进型 的B码信号将同步周期和码元脉宽调整为传统B码的1%o,即改进型的B码信号为每毫秒1帧的时间串码,同时采用数据总线与时钟总线相分离的设计模式,避免了TTFC网络中发送端时钟与数据发生冲突的同时增加了对时的精度。为进一步验证方案的有效性,基于可编程逻辑器件(FPGA)逻辑设计搭建环境进行测试验证。最终试验结果表明,该方案能正确的进行数据收发,同时有效地避免了TTFC网络中的时钟与数据发送冲突,提高了系统带宽。     

航天飞机时频传递实验

一、引言 1.背景美国航空航天局(NASA)的空间和地面应用处正在考虑一项航天飞机实验,用来验证几种比对全球高精密时钟和原始频标的技术。该实验准备在航天飞机上装一台氢脉泽时钟,利用微波和激光脉冲信号比对航天飞机上的空间时钟与地面站上的时钟。提出该项实验的目的是验证几种时间传递技术,这些技术能以1毫微秒以上的精度比对时钟时间,以10~(-14)以上的精度比对时钟频率。能以10~(-14)的精度比对频率这种能力是本项实验的独到之处。目     

FPGA设计中跨时钟域信号同步方法

随着FPGA系统设计的复杂化,系统内部的各个功能模块往往需要工作在不同频率的异步时钟域中,因此系统内核心功能模块与外设的通信设计无法避免地会涉及到跨时钟域的数据与信号的传递问题。尽管跨时钟域的同步问题并不属于FPGA系统设计领域的新问题,但是随着多时钟域系统的常见化和复杂化,使得跨时钟域同步这一要求具备了新的重要意义。在对跨时钟域设计中容易出现的亚稳态现象及其造成的影响进行简要概述与分析的基础上,为了减小亚稳态发生的概率和降低系统对亚稳态错误的敏感程度,提出了四种跨时钟域同步的解决方案,较为详细地阐述了设计方案,对设计进行了评估与分析,并给出了优化设计。     

利用Glonass进行时钟同步

目前精密同步全球时钟的方法之一是利用导航卫星系统的信号,可是利用Glonass(俄罗斯全球导航卫星系统)信号进行时钟同步很长时间来一直受到限制,因为缺乏商品型Glonass时间接收机。由于Glonass投建放慢,很难估计对定时接收机的实际需求,反过来又影响了定时接收机的开发。 1992年末,圣彼得堡的俄罗斯无线电导航和时间研究所(RIRT)在其单通道机载接收机基础上开发了Glonsaa定时接收机。为了自动采集和处理Glonass时间测量值,该研究所开发了一个接收机与个人计算机之间的接口。 本文作者是该所成员,深深卷入了该自动化系统的开发。测定Glonass时钟同步精度的试验结果,以及该所二级(工作)时/频标准(STFRS)与俄罗斯国家时/频标准(STFS)的比对结果,都令人鼓舞,使该所开始利用Glonass信号定期比对其时/频标准。     

用甚长基线干涉仪同步时钟

1977年3月28日,利用甚长基线干涉仪对数个河外射电源进行了观测,借此同步了位于麻省海斯答克(Haystack)天文台和西弗吉尼亚州国立射电天文台(NRAO)的两台氢原子钟,9月23日又进行了一次。在8个360千赫频段上顺序进行观测,这8个频段分布在8.4～8.5千兆赫内,各频段之间相隔一定频率,以便无模糊地测定两站观测同一信源所接收到的各信号之间的群延时差,不确定度小于1~ns,这主要是接收机噪声造成的。分析数小时内的观测结果,估算出每次实验中各天文台时钟之间的初始时刻差和速率差。修正天线、馈源、接收机和记录器的延时,即可测定时钟时刻差的绝对值。每一次实验,均将搬运钟从华盛顿特区的海军天文台(USNO)空运到上述两天文台,然后返回海军天文台。甚长基线干涉仪同步之后,分析飞行钟的数据,可以看出,第一次、第二次甚长基线干涉仪同步结果与搬运钟数据的符合程度分别为18和14毫微秒。     

频率选择表面机载雷达天线的研究

研究了降低机载雷达天线散射截面的频率选择表面(FSS)极化扭转板。根据Floquet定理利用模式电压概念建立矢量模式,对二维周期阵列的频率选择表面进行理论分析和计算。设计并加工了一种降低机载雷达天线散射载面的频率选择表面极化扭转板结构。计算和实验表明:频率选择表面的极化扭转板在雷达天线工作通带内保持与原极化扭转板的性能不变,而在工作通带外具有降低雷达散射载面的效果。降低雷达散射截面7～10dB。     

基于压缩感知的整体叶盘多模态振动叶尖定时信号重构方法

叶尖定时测量技术是近年来发展的一种非接触式旋转叶片振动监测方法,具有非入侵性的优点,但是该系统测得的振动信号通常是欠采样的。为了能够重构叶尖定时欠采样信号,本文根据压缩感知理论以及叶尖定时采样原理引入了叶尖同步振动信号稀疏模型以及叶尖振动信号重构方法。对整体叶盘有限元模型进行瞬态分析得到叶尖振动信号,使用优化的正交匹配追踪算法以及基追踪对欠采样信号进行重构并和传统方法进行对比。计算结果表明：在信噪比为30dB的噪声环境下,限制频域的正交匹配追踪算法(OMP-RFD)可以准确地识别出叶尖振动信号的主要频率成分。最后使用试验所获得的叶尖振动信号进行重构,验证了OMP-RFD算法有效性。综上可知：压缩感知方法可以很好地应用于叶尖定时测量装置中,能够使用较少传感器识别叶尖同步振动欠采样信号参数,有效提高噪声环境下识别高阶频率的成功率以及准确度。     

FPGA设计中的亚稳态问题及其预防方法研究

由于在复杂FPGA（Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列）设计中存在跨时钟域,通常会产生亚稳态现象.为有效地预防和解决该问题,分析FPGA设计中亚稳态的产生机理及其对数字信号处理系统的影响.根据不同的信号同步类型,针对单比特电平信号、脉冲信号和边沿信号,分别给出基于触发器级联的跨时钟域信号同步方法;针对并行信号,提出基于异步FIFO （First In First Out,先进先出队列）和握手协议的跨时钟域同步方法;并通过仿真手段分析信号同步方法的有效性及其适用范围.结果表明：这些方法能够正确有效地完成跨时钟域信号同步,预防可能出现的亚稳态问题,从而提高复杂FPGA设计的可靠性和稳定性.     

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。     

一种精度可调的速度测量系统的设计与实现

根据常用的频率采集方法,结合速度矢量信号的特点,提出了将速度矢量信号转换为不同相位的频率信号以实现速度矢量采集的设计思路,通过软硬件结合的方式实现速度采集系统.为提高系统的测试性,设计了自激励测试电路.为了解决速度变化带来的采样精度低问题,设计了采样时钟自动调整机制.经测试,采集结果准确,精度可调,可满足系统要求.     

基于FPGA的I2C总线主控器的设计与实现

I2C BUS(Inter Integrated Circuit BUS内部集成电路总线)是由Philips公司推出的两线制串行扩展总线,是具备总线仲裁和高低速设备同步等功能的高性能多主机总线.结合DS1340(日历时钟器件)应用实例描述了采用FPGA模拟I2C总线的时钟线SCL(Serial Clock)和数据线SDA(Serial Data),实现对DS1340控制的具体过程.     

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.     

一种同步时钟偏差和传感器位置误差存在下的TDOA定位新方法

同步时钟偏差和传感器位置误差会严重影响到达时间差(TDOA)定位性能。针对此问题,基于加权多维标度(WMDS)原理,提出一种能够有效抑制这2类误差影响的TDOA定位新方法。该方法首先通过构造消元矩阵消除同步时钟偏差的影响;然后基于加权多维标度分析方法构建定位关系式,并由此获得辐射源位置与传感器位置的估计值;最后利用最大似然估计准则得到同步时钟偏差的估计值。所提方法利用标量积矩阵的维度和特征结构信息,对各类误差具有更强的鲁棒性。文中的理论性能分析表明：新方法对全部参数的估计均方误差(MSE)均能逼近相应的克拉美罗下界(CRLB)。仿真实验验证了新方法的渐近统计最优性,并且相比于已有方法,其发生“门限效应”的误差阈值更高。     

月球导航星座轨道的地球GNSS可见性评估

随着月球探索进入一个新的时代,为确保未来月球任务的实时高精度定位,大幅提高登月航天器的自主性,且减少对地球基站的依赖,选取合适的轨道构建月球导航星座,并且实现月球导航星座与地球GNSS的通信链路同步尤为重要。为评估月球导航星座轨道中卫星接收GNSS信号的性能,首先对椭圆形月球冻结轨道(ELFO)、近直线晕轨道(NRHO)、顺行圆形轨道(PCO)和低月球轨道(LLO)4种轨道进行仿真。然后基于天线方向图等指标仿真了GNSS卫星信号,并依据主旁瓣波束宽度和载噪比等仿真结果评估了4种不同轨道卫星对GNSS的可见性。结果表明,NRHO和ELFO对GNSS星座有较好的可视效果,最高可见时间占比达99.57%,保障了绝大部分时间内能够稳定接收GNSS信号,有助于实现月球导航星座轨道卫星的轨道和时钟校正,并保证轨道的定位性能。     

宽波束圆极化微带天线设计

为了提高天线导航信号的有效覆盖面积,研究了应用于全球卫星定位系统(GPS)的宽波束圆极化微带天线。采用四个半径不同的非对称扇形切角实现天线辐射方向图的宽波束特性,天线的整体尺寸为0.395λ0×0.395λ0×0.016λ0(λ0为天线中心频率1.575GHz对应的工作波长)。应用商用仿真软件HFSS对天线进行了仿真设计,结果表明,该天线的圆极化带宽为13MHz(1.566~1.579GHz),阻抗带宽为78MHz(1.556~1.634GHz),增益大于5.9dBic,天线在中心频率1.575GHz时方向图的3dB轴比波束宽度为165°。在仿真设计的基础上,制作天线的工程样机,样机测试结果与设计结果吻合良好,说明了设计方法的有效性。     

适用于BOC(m,n)信号的无模糊捕获技术

针对二进制偏移载波(BOC)调制信号自相关多峰特性引起的信号捕获模糊性问题,提出了一种子相关相乘边峰消除技术(CMSCT)。根据BOC子相关函数的特性,通过将不同子相关函数相乘获得边峰消除能力,并且为了充分利用接收信号,进一步提高捕获性能,提出了相应的优化算法。分析对比了提出算法的实现复杂度和基于恒虚警率准则的峰值发现概率,对Galileo E1C中频采样信号的处理结果表明:提出的边峰消除方法有效解决了捕获模糊性问题。     

一种物联网的时钟服务器配置方法

为了进一步提高物联网时钟同步的准确性和有效性,文中提出了一种时钟服务器的配置方法.此方法是在建立一个时钟服务器配置优化模型的基础上,利用粒子群优化算法求解出时钟服务器的配置结果,并对此方法进行了仿真实验验证.实验结果表明,此时钟服务器配置方法能够满足物联网时钟同步的要求,并且降低了配置代价.