空间多模冗余热备份嵌入式电子系统精确同步算法研究

为了使空间嵌入式电子系统冗余的热备份多模之间获得精确时间同步,基于IEEE1588协议,在空间多模冗余热备份嵌入式电子系统的全交织网络基础上,采用FPGA/ASIC技术,结合软件和硬件同步提出了一种精确时间同步算法.该算法既有硬件同步的精度优势,又具有软件同步的成本优势和容错能力,并且时间同步精度可达到百纳秒量级,经过系统仿真验证了此算法的有效性.     

空间计算机冗余架构可靠性分析比较

采用冗余架构,是改善和提升空间计算机可靠性的一个重要途径。目前在工程中对不同架构可靠性的对比,尤其是相对复杂的架构,多仅限于形式上的粗略分析,缺乏定量比较。对6种典型空间计算机冗余架构(双机冷备、双机热备、TMR、动态重构TMR、2+1三机、四机)分别建立马尔可夫链数学模型,推导出上述各冗余架构可靠度的计算公式,并以一个虚拟的5年期任务为背景,对这些架构的可靠度进行了仿真计算、分析和比较。仿真结果表明:具有冷备资源的冗余方案可获得相对高的系统可靠性;让故障节点具有从故障中恢复正常功能的能力和短的修复时间,能大幅提升系统可靠性。     

基于光纤双向时间比对的溯源系统设计与实现

为了实现高精度原子时标的远距离溯源需求,构建一种基于光纤双向时间比对的溯源系统,结合光纤双向时间比对技术指标高的优点,实现本地原子时标向远端标准时间进行溯源,通过采用主备路设备冗余备份机制,提升了系统的可靠性。试验结果表明：基于光纤双向时间比对的技术手段,获得了与标准时间溯源时差优于1 ns,溯源效果达到日频率稳定度在5E-15以内,同时利用主备路时间同步技术实现了主备路时差优于0.3 ns。     

原子时系统主备钟同步技术研究

主钟系统作为原子时系统的重要组成部分，其运行状态直接关系到整个原子时系统的性能。为了提高系统的可靠性，建立备份主钟系统尤为必要。本文围绕原子时系统中的主备钟同步技术开展相关研究，建立了主备钟同步系统。通过分析原子钟性能，建立钟差模型；并根据钟差模型对备份主钟的频率进行驾驭调整，实现主备钟之间的时间频率一致性。通过调整，原子时系统的主备钟时差可实时保持在1ns以内，频率偏差实时保持在10E-15量级，为原子时系统的主备无缝切换奠定良好基础。     

基于负载平衡的微小卫星任务调度研究

在微小卫星星载机双机热备份的工作模式下,将两个星载机设计为并行工作的模式有利于提高星务系统的工作效率。文章结合星务系统的实际任务,以减小任务执行时间和任务在两个星载机上的平衡分配为目标,利用遗传算法实现了任务在双星载机上的调度分配。最短的任务执行时间和负载的平衡在某种程度上是相互制约的。文章在用于任务调度的遗传算法适应度函数的构造中,综合考虑了任务执行时间和负载平衡双重因素,并将这两个参数进行了量化,在适应度函数中分配了相等的权重,通过遗传算法的迭代获得这两个参数的最佳平衡点,使得星务系统的综合性能得到优化。     

一种模块级可降级重组双机系统的系统管理程序实现方法

分析了模块级可降级重组双机系统的有效组态数,并与双机系统级备份进行了比较。分析结果表明,随着冗余级别的降低,系统的可靠性有所改善,但系统的有效组态数将大大增加,这将导致系统管理程序的复杂化。文章介绍了该系统管理程序的设计准则,并对其中几个有特点的子程序作了简要说明。     

基于可不断电维修的双机容错系统

对单个单片机控制系统可靠性不高的问题,提出了一种由双单片机构成容错系统的实现方法.在该系统中,用串行通讯技术,通过采集对方I/O输出,与自身的I/O输出值作比较,实现双单片机的故障互检;利用地址译码技术,设计仲裁切换模块,完成故障隔离;故障机修复后,通过回读对方执行程序的任务编号,达到双机同步控制,完成系统重构,实现对故障单元的不断电维修.通过对模拟机的实验表明,此控制系统能对运行中的错误实现实时的双机互检,且具有在线热插拔功能.     

大规模车辆监控通信服务器的设计与实现

为了解决大规模车队同时利用短消息业务和通用分组无线业务与多个监控中心进行通信的问题,研究了基于上述两种通道的车辆监控通信模型,详细设计了其中的通信服务器的功能和结构,使其能够支持各监控中心自由选择监控车辆、信息广播、特殊信息优先等服务.为了提高服务器的运行效率,在数据结构中充分采用了以空间换时间的方法,自行设计了监控接口协议,实现时采用了多线程、消息通信和组件技术.系统完成后大量的现场实验结果表明了服务器的高效性和稳定性.      

复杂产品虚拟装配系统的人机交互技术

介绍了一种基于双机同步的desktop虚拟现实设备的复杂产品虚拟装配仿真系统,对系统的人机交互技术进行了深入研究,提出了一种基于SOP(Structure of Parts)数据结构的属性类驱动算法的产品信息管理技术以及模型转心匹配法,阐述了一种适用于多部件多场景的、快速的基于扫描线技术的直接操纵交互算法原理,通过系统的实现验证了算法的实用性与效率,有效地提高了系统性能与扩展性.     

基于多值决策图的温储备系统可靠性建模方法

温储备系统是冷储备与热储备系统的推广,在实际中有广泛应用。针对不可修温储备系统的可靠性建模问题,已有基于多值决策图(MDD)的系统可靠性建模方法。该方法以系统中的单元故障为建模对象,分别构建故障级MDD与系统级MDD,进而获得系统可靠度的解析表达式。然而,该表达式中不同维度积分相互混杂,计算给定时刻的系统可靠度需要首先梳理系统可靠度的表达式,以利用数值方法求解其中的积分。为实现系统可靠度的程序化计算,在已有研究基础上提出将系统级MDD按故障数分解为一系列子决策图,通过对MDD中边的概率重新赋值获得每一子决策图的发生概率,得到系统可靠度的规范形式,形成一套完整的系统可靠度计算方法。      

修理工带休假的n部件冷贮备可修系统

对由1个修理工和n个部件组成的冷贮备可修系统的可靠性进行了研究,当系统中没有故障部件时,修理工可以进行多重休假,休假时间是一个随机变量;在修理工休假期间,如果系统中在线工作的部件出现了故障,则其中一个冷贮备部件立即代替故障部件成为在线工作部件,故障部件必须等待修理工从休假返回才能得到修理。假定部件的工作时间、部件故障后的修理时间以及修理工的休假时间均为位相型(PH)分布。通过运用Kronecker算子和马尔可夫过程理论,分别推导出系统在瞬态和稳态情况下的几个可靠性指标:可靠度、可用度、故障频度以及修理工忙的概率。通过数值算例对所得结论进行了验证。     

基于系统可靠度的发动机组方案优化选择方法

某大型系统的动力装置由三台发动机构成,动力装置的设计方案有2种:两台以额定功率运行一台贮备,一台故障后切换贮备发动机的冷储备方案和三台同时降功率工作,一台故障后另两台以额定功率运行的降功率方案.假设每台发动机寿命服从威布尔分布的情况下,对这两种方案分别建立了可靠性模型,并依据额定功率和降功率下的发动机的寿命分布,分别给出在这两种设计方案下的动力装置的可靠度随时间变化的曲线.然后,根据这两种不同方案下可靠度随时间变化的曲线,选择此动力装置的发动机组的最佳优化方案.最后,给出实例说明此方法的可行性.     

基于冗余主从节点架构的飞行器遥测参数采集系统研究

基于冗余主从节点架构,设计了一种器载遥测参数采集系统,承担信息汇总功能的中心节点采用双机热备份,在出现故障时经自主判别和切换,可实现控制权快速切换,提高了系统的可靠性和重构性。采编单元的供电与信号采集模块采用一体化设计,降低了配套电缆网设计难度和重量。测试结果表明,该系统能有效地满足航天飞行器遥测参数隔离采集、传输和故障隔离的要求,实现遥测参数的高可靠、高精度采集和传输,对于工程应用具有一定的参考意义。     

用于空间站的四重冗余对接控制系统设计

针对空间站所处太空环境的特殊性、对接机构对空间站正常运行的重要性,以及对航天器可靠性要求日益增加的问题,提出在对接控制系统中增加可靠性设计,实现整个机构的高质量、平稳运转。在完成正常控制功能的基础上,在系统中采用了四重冗余的工作机制,包括主备机双热备份、自动/手动控制模式切换、自动控制关闭指令双线发送和工作模式的三取二判断,对四重冗余设计的具体判断流程进行了详细的解释。对控制系统软件进行仿真验证,结果表明：本方法设计的对接控制系统具有高可靠性和故障容错能力。     

高速公路收费系统通信服务器的设计与实现

高速公路收费系统通信服务器是高速公路收费系统数据传输的枢纽.重点介绍了高速公路收费系统通信服务器软件的设计、实现方法和特点.通信服务器使用按优先级分发报文的通信协议,支持多用户的并发通信.为了实现数据共享的集中控制,通信服务器采用客户/服务器的模式.使用多线程的编程技术,满足了对通信服务器实时性的要求.目前,该软件已通过了验收,在广深高速公路上运行良好.      

ACARS报文通信服务器的设计与实现

着重介绍ACARS(飞机通信寻址与报告系统)报文通信服务器的软件设计方案及实现方法.ACARS报文通信服务器通信模式采用了客户/服务器(Client/Server)模式.为了提高系统的实时性和响应速度,ACARS报文通信服务器设计成多线程并发服务器.ACARS报文通信服务器实现了实时接收、发送和分发ACARS报文.该系统已经成功地应用于中国民航VHF(甚高频)数据通信网网络监控中心.