基于全数字仿真的嵌入式软件测试技术

为了对实时嵌入式软件进行更好的测试,提出了一种基于全数字仿真的整体仿真技术.该项技术解决了现有软件测试环境中的两大功能性问题:通过将仿真时钟作为基准时间解决了断点影响实时信号处理的问题;通过提出的“动态桩”方法解决了单元测试时缺乏必要支持函数的问题.利用无损压缩原理对整个仿真测试平台进行优化,改变了仿真平台的低效问题,使这一技术走向实用化.整体仿真技术支持从单元测试到集成测试的整个软件测试过程,增强了在单元测试期间发现异常实时信号处理等方面软件问题的能力,显著提升集成测试的效率,并且实现了测试脚本的复用.该平台已经在某型号系列飞控软件的测试中得到应用.      

先进的宇航试验舱温控系统

介绍了中国新一代宇航试验舱的温控系统。该温控系统设计思想先进、结构新颖。在直径２．３ｍ,长２ｍ的封闭舱体控温面上,实现了０℃～５０℃的任意温度定点控制及９０ｍｉｎ内的正弦波、梯形波、三角波的周期变化;在整个控温面上温度非均匀性（均方根偏差）小于０．３℃,远远超过了非均匀度±１℃、控制精度±２℃的原设计指标。     

提高无人机飞控系统数据采集准确度的算法准则

综述了无人机飞行控制系统各种参数采集、融合准确度对飞控系统稳定性的影响,提出了提高飞行控制系统各种参数采集、融合准确度的算法基本准则。     

中型空间环境模拟器真空系统的设计与模拟

探讨了用于舱外航天服性能实验的中型空间环境模拟器真空系统的设计和模拟。通过对低温泵的真空度及其抽速与液氦低温板温度的关系进行模拟,验证了真空系统设计的合理性。对中型环境模拟系统预冷采用开放式液氮以简化系统结构;对系统的主要部件液氦低温板和辐射挡板进行了构造分析和热负荷计算;分析了液氦低温板的凝结层对低温泵性能的影响。通过对液氦低温板温度场进行模拟及分析,对液氦低温冷凝面进行了优化设计与性能验证。通过对航天员氧消耗量的分析合理估算了航天员自身代谢产热,据此确定了中型空间环境模拟系统热负荷及液氦供应量。     

卫星星座的系统仿真研究

研究了对人造卫星星座进行系统仿真的方法.从轨道动力学的观点出发,提出了卫星星座系统仿真的概念和要求;建立了星座系统仿真的数学模型;讨论了星座系统仿真的软件实现方法;最后介绍了开发的一个星座系统仿真软件.      

多路数据采集器自动校准系统的设计与实现

数据采集器被广泛应用于科研生产的各个领域。针对现有数据采集器无法完全实现自动化校准的问题,本文设计出一套基于多路程控开关的数据采集器自动校准系统,并对系统的硬件组成、测试原理和系统软件进行了论述。该系统设计合理、性能可靠、便于扩展,具有较大的推广价值。     

基于多路数据采集系统的继电器开关矩阵检测研究

继电器开关矩阵能在不改变硬件的情况下,通过软件灵活设置,实现多路分时等不同方式的数据采集而被广泛应用于各型号的自动测试系统中。继电器开关矩阵功能的好坏将直接影响测试的结果。针对目前人工手动无法进行继电器矩阵开关状态检测的问题,介绍了继电器开关矩阵功能的检测方法,搭建了继电器开关矩阵功能检测系统,采用计算机软件控制自动进行分析判断,完成了继电器短路故障、继电器开路故障和继电器焊点的自动检测,实现了测试的覆盖性和可靠性要求,大大提高了测试效率。     

基于Flowmaster的运输机供氧系统仿真

研究运输机供氧系统,建立相应的系统仿真模型,对整个管网系统中氧气的流动及分配进行仿真分析.系统由高压氧源、机组供氧点和座舱乘员供氧点3部分组成,各部分分别建模,然后集成系统;为了方便设计者针对不同的管路布置进行系统仿真分析,利用Flowmaster的外部元件模块开发出了氧气系统特有的元件,包括氧气调节器、减压器和快戴式氧气面罩;在某任务航程下利用此仿真模型对氧气系统进行了仿真计算,得到各气瓶耗氧量和各供氧点氧气流量的变化情况,验证了系统是否满足设计需求.     

月球探测器可视化仿真系统的开发

基于软件平台OpenGL和Visual C++,开发了基于轨道动力学规律的月球探测器在轨运行实时视景仿真系统,用以动态仿真探测器、地球、月球和太阳的时空关系,实时地计算和显示探测器空间位置的变化,并利用三维可视化技术完成逼真的三维图形图像信息的显示.讨论了仿真系统软件结构,主要模块的设计,开发过程中所遇到的主要问题及其解决方法.实际应用表明,该可视化仿真系统可帮助用户更加直观地了解探月飞行任务的进行情况.     

基于VP的虚拟试验系统仿真设计

虚拟试验系统的目的是通过虚拟试验真实反映飞行器的起竖过程,为瞄准技术的误差分析提供良好的仿真基础和设计依据。对飞行器机动发射的起竖过程进行建模,在数学模型基础上,通过三维可视化仿真技术模拟发射前的整个起竖过程,初步完成虚拟试验过程可视化系统的研制,建立虚拟试验系统中飞行器、车、发射场等三维模型,实现了人机交互功能,建立了系统仿真平台。     

Advanced data acquisition system for SEVAN

Huge magnetic clouds of plasma emitted by the Sun dominate intense geomagnetic storm occurrences and simultaneously they are correlated with variations of spectra of particles and nuclei in the interplanetary space, ranging from subtermal solar wind ions till GeV energy galactic cosmic rays. For a reliable and fast forecast of Space Weather world-wide networks of particle detectors are operated at different latitudes, longitudes, and altitudes. Based on a new type of hybrid particle detector developed in the context of the International Heliophysical Year (IHY 2007) at Aragats Space Environmental Center (ASEC) we start to prepare hardware and software for the first sites of Space Environmental Viewing and Analysis Network (SEVAN). In the paper the architecture of the newly developed data acquisition system for SEVAN is presented. We plan to run the SEVAN network under one-and-the-same data acquisition system, enabling fast integration of data for on-line analysis of Solar Flare Events. An Advanced Data Acquisition System (ADAS) is designed as a distributed network of uniform components connected by Web Services. Its main component is Unified Readout and Control Server (URCS) which controls the underlying electronics by means of detector specific drivers and makes a preliminary analysis of the on-line data. The lower level components of URCS are implemented in C and a fast binary representation is used for the data exchange with electronics. However, after preprocessing, the data are converted to a self-describing hybrid XML/Binary format. To achieve better reliability all URCS are running on embedded computers without disk and fans to avoid the limited lifetime of moving mechanical parts. The data storage is carried out by means of high performance servers working in parallel to provide data security. These servers are periodically inquiring the data from all URCS and storing it in a MySQL database. The implementation of the control interface is based on high level web standards and, therefore, all properties of the system can be remotely managed and monitored by the operators using web browsers. The advanced data acquisition system at ASEC in Armenia was started in November, 2006. The reliability of the multi-client service was proven by continuously monitoring neutral and charged cosmic ray particles. Seven particle monitors are located at 2000 and 3200 m above sea level at a distance of 40 and 60 km from the main data server.     

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.      

一种组合导航系统快速滤波方法及半物理仿真

在利用卡尔曼滤波器对数据进行处理时,协方差矩阵的预报运算过程需要的计算量最大,每一步迭代的计算量与n3(n为状态矢量维数)成正比,约占整个卡尔曼滤波过程70%的CPU时间.协方差阵预报计算过程中,数据输入输出所需要的传递工作量也最大.由于微小型飞行器导航系统采用小体积、低功耗、低成本的微处理器作为导航计算机,为了保证导航实时性的要求,提出了一种降维滤波器加矩阵外积法的快速滤波方法来减少MIMU(Micro Inertial Measurement Unit)/GPS(Global Positioning System)/MMC(Micro Magnetic Compass)组合导航滤波算法的计算量,以提高算法的实时性.半物理仿真试验结果表明:此种算法不仅可以提供较为满意的导航精度,而且大大减小了计算量,提高了系统的实时性.      

齿轮测量中心测头数据采集系统

提出了齿轮测量中心电感测头的新型数据采集系统,包括以集成开关构成的新型相敏检波器和以单片机为核心的数据采集系统,可以应用于各种电感信号的处理,具有较强的通用性。     

便携式太阳电池特性参数获取系统

为了快速以及准确地获取太阳电池的特性参数（包括光生电流、反向饱和电流、二极管理想因子、串联电阻、并联电阻、短路电流、开路电压、最大输出功率、最佳工作电压、最佳工作电流和填充因子等11个参数）,研制了一套由太阳模拟器模块、控制及处理模块、电子负载模块、信号采集模块、按键模块和显示模块6个部分构成的测试系统.该系统的主要特点在于,依次采用程控恒流型和恒压型电子负载以及变频采样技术,实现太阳电池电流与电压信号高精度测量;集成太阳电池参数解析提取算法进入数字信号处理芯片,实现便携式提取电池光生电流等参数.对不同光强下单晶硅太阳电池的测量以及数据拟合,获取了11个特性参数;并得到拟合曲线中电流最大均方误差小于0.006 A,证实参数获取是正确的.      

基于多通道投影系统的纹理表面实时绘制技术

随着投影机硬件性能的提升与计算机图形图像技术的不断发展,投影技术被应用于越来越多的物体表面以提供更为生动震撼的视觉效果.提出了一种使用多通道投影系统和交互式平板设备对纹理表面进行实时绘制的方法.在分析系统颜色模型的基础上,提出了颜色参数恢复以及投影能量合理分配的算法.通过高效的交互渲染方式保证系统可以实时稳定地将绘制图像无畸变地显示于物体表面.实验结果表明,提出的方法在提高系统补偿精度的同时也提高了系统的亮度范围,在保证交互端与渲染端高度同步的前提下实时地对目标图像进行补偿.      

航空电子系统机载网络实时性能评价技术

机载网络是航空电子系统中实现信息实时可靠传输的手段,其发展程度和能力决定了航空电子系统的总体构型及信息综合效能。不同于一般计算机网络,机载网络更加强调组网的实时性,需要采用苛刻高效的方法实现其实时性能的分析与评价。以交换式网络中消息传输过程为分析对象,研究了消息端到端传输延迟模型,给出了实时性能评价方法在评估悲观性和计算紧性的对比指标;对解析分析、行为仿真和模型检查等典型机载网络实时性评价关键技术进行了梳理和分析,给出了各种实时性能评价方法在计算紧性和效率等方面的差异和实现途径。以简单网络和工业规模网络为研究案例对上述方法进行了验证说明,并对比分析了各种方法在计算紧性的差异,探讨了航空电子系统机载网络实时性能评价技术的发展趋势。      

扩频测控体制信号捕获方法分析

扩频综合基带设备集成了遥控、遥测、测距、测速等多种通用功能,在扩频测控体制的发展中占据重要的地位.针对综合基带设备的复杂需求,分析了传统信号捕获方法的局限性,在此基础上提出一种改进的扩频测控信号捕获方法.对载波多普勒范围进行子区间划分,采用二次频率调谐和分段积分累加来扩展频率捕获范围.引入非线性变换解决非相干测控体制下基带数据翻转造成的捕获性能恶化问题.通过仿真结果验证方法的有效性.最后分析了改进方法的捕获性能,可以为综合基带设备研制和测控体制参数设计提供参考.     

Real-time sensor fault detection and isolation for LEO satellite attitude estimation through magnetometer data

Attitude estimation is a critical component of the Attitude Determination and Control System (ADCS) of any satellite. It is used to convert the sensor observation data to an estimated attitude using filtering algorithms. However, in the presence of sensor faults, the ADCS fails to achieve the desired attitude accuracy. In this paper, the Fault Tolerant Extended Kalman Filter (FTEKF) is proposed to handle this imperfection. In accordance, various filtering steps are included in the FTEKF design to enhance both attitude estimation and sensor fault detection. The developed algorithm can detect and isolate any unexpected sensor faults in real time, which provides a reliable attitude estimation. A comparative study with the classical and robust Kalman filters is performed through numerical simulations in order to validate the effectiveness of the adopted filter in case of magnetometer fault data.     

矩形微槽乙醇水溶液传热特性数值模拟

由于影响微槽传热特性的因素较多,实验研究结果相互矛盾,使得实验研究和数值仿真相结合成为进一步深入认识微槽传热特性的有效手段.在实验研究的基础上,采用有限体积法对矩形微槽中体积浓度30％的乙醇水溶液传热特性进行了三维数值模拟. 矩形微槽采用两种不同对称结构和热边界条件,进口采用流动完全发展边界条件.对不同对称结构和物性条件(常物性和变物性)的计算结果进行了比较,并与实验结果进行了对比.研究表明,对所研究微槽结构和工质,采用流动完全发展进口条件,以及随温度变化的热物性参数,数值计算结果与实验结果基本吻合.