基于时钟精度加权的时钟同步算法

在AS6802同步协议的基础上,针对系统中具有不同精度等级时钟的场景,提出一种基于时钟精度加权的时钟同步改进算法。通过仿真验证证明:改进算法可缩减节点间的时钟偏差范围至原算法的10%,提高了系统的同步精度。     

基于Stateflow的TTE通信网络仿真和性能验证

时间触发以太网TTE(Time-Triggered Ethernet)是一种可应用于安全关键领域的高可靠性实时网络。研究分析TTE的通信机制和时钟同步过程涉及到的时序保持算法、压缩算法和时钟修正算法。在Matlab环境下,根据有限状态机理论对TTE协议进行形式化建模仿真,构建时间触发的网络通信仿真平台,得到在典型参数下TTE的时钟同步精度,并进一步完成TTE时间触发通信性能的仿真验证,为更深入的研究和应用提供了有力的支持。     

网络技术在箭载测量数据综合技术中的应用研究

交换式网络在数传能力、灵活性、扩展性等方面具有一定的优势,将其应用于箭载测量系统进行数据综合,对于提高系统性能意义重大。简要介绍现用箭载测量数据综合技术的实现原理,分析交换式网络技术特性,并从箭载设备的功能、拓扑结构、实时性能分析等方面对网络技术在箭载测量数据综合技术中的应用进行探索。     

一种可用于箭载测量数据综合的网络交换技术

针对箭载测量数据综合网络,提出一种交换机实现架构和交换技术方案,对其中的关键技术———调度算法和队列管理策略进行分析,并对根据此方案设计的交换机的交换延时进行测试与分析。结果表明,提出的交换技术方案满足箭载测量数据综合网络对交换延时的要求。     

大规模箭载无线传感网络技术研究

无线传感网络技术是未来火箭测量系统发展的关键技术之一,大规模的箭载无线传感网络技术是箭载测量系统的发展趋势。简单介绍了现有箭载无线传感器网络的应用以及目前国内对于箭载无线传感网络的研究现状,归纳了其技术特点,在此基础上提出了对新一代大规模箭载无线传感器网络设计的思路与相关技术,为进一步实现箭载测量系统的“无缆化”提供参考。     

相干光接收机时钟恢复算法的FPGA实现

低轨小卫星在进行相干激光通信时，需要实时解决发射端与相干光接收机之间存在的时钟偏差问题。分析了时钟偏差对相干光接收机性能的影响，设计了一种基于Gardner算法的并行化时钟恢复反馈环路来对时钟的偏差进行纠正，对各组成部分的原理进行了说明，并在现场可编程逻辑门阵列FPGA上实现了该算法，将 5 GSa/s 的采样信号在 FPGA 中以 156.25 MHz 主频，分为并行 32 路完成时钟同步处理，且实时时钟同步算法仅占用 FPGA 的 590 个自适应逻辑块和 4 个乘法器单元。同时，采用自研的集成化相干光通信模块，演示了 10 Gb/s 偏振复用正交相移键控 PM-QPSK 相干光通 信系统实验。实验结果证明该方案能稳定地补偿本地采样时钟的频率和相位偏移带来的采样定时误差。以 7%开销硬判 决前向纠错码 HD-FEC（Hard Decision Forward Error Correction）为门限，系统的灵敏度优于–51 dBm。     

一种并行组合采样系统信号重构方法

提出了在并行组合采样系统这种多通道组合采样系统中,对于时基非同步信号,使用插值算法对组合信号进行重构的方法。实际的并行组合采样中,由于各采样通道之间的采样时钟相位控制存在时基偏差,引起了采样信号的时间非同步,导致采样波形非线性失真。为补偿系统的无杂散动态范围和实际信噪比,有效地还原信号原貌,需要对采样序列进行信号重构。提出了用插值算法来重构信号,实现对时基偏差的校正,并通过仿真验证,分析了此方法的可行性。     

时钟树综合中的有效时钟偏移

随着芯片设计向更高的频率发展,传统的时钟树综合策略是尽量减小时钟偏移,但是这样的时钟树综合策略已经逐渐不能满足时序收敛的需要,因此引入了有效时钟偏移的概念。文章通过一个在TSMC0．13μm工艺并流片成功的芯片BES7000作为设计实例,分析了有效时钟偏移引入之后对改进时序建立时间的效果。     

基于IM/DD体制的星间激光通信测距技术

随着当前低轨卫星组网星座计划的日益增加，对卫星间高精度校时、测距需求也越来越迫切。提出基于直调直检IM/DD（Intensity Modulation with Direct Detection）的测距技术的实现方法，使其能同时兼顾测距精度及系统成本。基于IM/DD的测距是利用高精度的秒脉冲到达时间来测量距离。使用IM/DD光通信的数据传输方式，在正常的数据帧传输中插入少量的测距信息，无需中断正常的通信模式，也无需网络时钟频率同步，数据帧的发送周期也无需与秒脉冲保持同步关系，即可使用双向单程测距方法进行测距。使用秒脉冲对本地时钟进行频率测量，对测距过程参数进行修正，只需要采用普通晶体振荡器作为本地时钟源，不需要使用高精度测距通常所需的全网络同步时钟信号或者高稳定度时钟源，便可以达到IM/DD通信码元时间量级的测距准确度和精确度，同时降低了时频同步系统的复杂度、对元器件的要求以及整个通信测距系统的成本，解决了现有技术中测距精度及系统成本不易同时兼顾的问题。     

某箭载综合放大器电磁兼容(EMC)设计

介绍了某箭载综合放大器的功能、原理、电磁兼容(EMC)设计及相应的EMC试验情况,并针对仪器在试验中出现的问题,进行了EMC改进设计和理论分析及试验验证。采取在敏感电路处增加高频旁路电容的改进措施后,仪器的电磁兼容性能得到增强,通过试验考核,表明改进设计合理有效。相应的EMC设计方法对其他箭载电子设备也有参考意义。     

深空接收机同步算法设计及实现

针对深空通信链路信号衰减大、传输时延长并存在大多普勒频移的特点,提出了一种基于CCSDS协议标准接收信号的同步算法,采用Costas反馈环进行载波同步,利用早迟门恢复定时时钟,通过相关性检测帧头解决相位模糊问题,最后对相位误差进行估计并补偿。在此基础上,设计并实现了适合于现场可编程门阵列(FPGA)定点运算特点的同步简化等效电路。基于Xilinx FPGA平台的实测结果表明,文章同步算法的硬件电路实现简单,在15dB信噪比的高斯白噪声情况下能较好地实现时间、频率的跟踪与锁定,可为未来深空接收机的优化设计提供有益参考。     

SpaceWire光纤总线时钟同步方法研究

将SpaceWire ECSS-E-50-12C标准中基于Time-Code时间分发的同步方式应用于SpaceWire光纤总线系统中时,存在计时精度不高且计时长度短、延时误差不可控、频率偏差无法补偿的问题,不能满足纳秒级的时钟同步需求。针对以上问题,提出了使用从节点的本地时钟计数、时间戳计算平均延时、以及根据时钟频率偏差调整动态时钟计数的方法,消除时钟同步过程中时钟延时、抖动和频率漂移的影响,提高时钟同步精度。通过仿真验证,在光纤总线系统主节点和从节点的时钟频率不同,传输延时为80ns,延时抖动为8ns,且同步间隙为100μs的情况下,优化后的时钟同步精度达到了从100μs到24ns的提升。     

基于天链卫星的箭载Ka频段中继用户终端设计与实现

论述了一种利用中继卫星进行通信的通用型箭载Ka频段中继用户终端的设计方案,对微波信道技术、箭星指向算法技术、热控技术、通用化技术等关键技术进行了重点分析,最后给出了该通用型Ka频段中继用户终端的性能指标。     

一种位宽可变的CRC校验算法及硬件实现

在箭上通信中,数据校验是必不可少的,循环冗余校验CRC就是一种普遍采用的校验方法。本文介绍了箭上设备通信框图,比较目前在箭载计算机中普遍采用的几种基于FPGA的CRC校验算法。在分析不同算法优缺点基础上,提出一种输入数据位宽可变的串行计算算法。该算法耗费资源少,配置灵活,易于移植,适合在各类箭载计算机的FPGA平台上实现CRC校验码实时计算。目前该算法已经过仿真验证,并在新一代运载火箭飞行试验中得到成功应用。     

基于双臂螺旋天线的箭载天基遥测系统设计

为满足运载火箭轨道作业段遥测全帧码流中有效载荷姿态、冲击、速率等关键信息参数的挑路、帧重构及传输的需求，提出了一种基于双臂螺旋天线的箭载天基遥测系统设计。本文在通过COMSOL仿真软件对系统双臂螺旋天线在轴向工作模式下的散射参数(Scatter参数，S参数)和远场辐射方向图进行电磁波、频域及重力场耦合仿真分析的基础上，选择了385 MHz、4.77 GHz频段作为主、备份频段进行天基遥测数据的传输，最后在整箭模拟飞行测试中进行了天基遥测系统空间衰减等效实验。实验结果表明，地面天基检测站“捕获”、“载波”、“帧同步”、“符号同步”功能正确，精准完成了箭载天基遥测系统状态锁定，近地轨道处遥测数据传输速率稳定保持在1.2 Mbps,系统链路余量充裕，与现有系统相比同等条件下的箭地通信速率提升比至少达到了76%。     

利用双目箭载图像测量目标位姿方法研究

研究箭载图像中的目标位姿测量方法,可作为箭上物理量测量的一条新途径。首先,使用STK软件仿真运载火箭级间分离过程,输出箭载视角双目仿真图像。然后,应用SURF/MSER方法对双目图像中的特征点进行检测、匹配、筛选,基于双目视觉测量模型解算特征点的空间坐标。最后,选取目标中心点描述被测目标位置,选取与分离面平行平面上的三点解算被测目标姿态。实验结果表明,方法可有效地测量箭载图像中目标的位置、姿态,为未来工程应用实现打下基础。     

一种适用于高速OFDM的符号定时同步算法

OFDM系统以其优秀的频带利用率受到了广泛的应用。本文就OFDM系统在高速数据传输环境下出现的符号定时同步问题与经典同步算法中的问题的不同点做了分析,并对针对小子载波数情况出现的不同对已有的经典符号定时同步算法做出了相应的改进。最后使用Matlab对其进行了仿真,可以得出在小子载波数的情况下捕获性能良好,是一种可以用于高速OFDM系统的符号定时同步算法。     

星载FPGA内时序电路设计与时钟控制技术分析

在分析星载FPGA内时序电路特性以及FPGA可编程资源特性的基础上,指出了FPGA内同步时序电路出现时钟偏斜现象的机理。针对时钟偏斜,提出了星载FPGA内时序电路的设计准则。基于设计准则,提出了并行移位寄存器的一种异步化设计方法,阐述了在FPGA源代码中设置设计约束,或在逻辑综合与布局布线过程中联合设置设计约束,将主要同步时序电路时钟信号布置在全局时钟网络上的方法。工程实践表明：上述方法很好地解决了星载FPGA内同步时序电路时钟偏斜问题,可确保星载FPGA工作的稳定性与可靠性。     

无线传感器网络的容错拓扑控制技术

为了延长无线传感器网络的生命周期,进行了无线传感器网络中拓扑控制策略的探索性研究,提出了容错拓扑控制算法(Fault Tolerant Topology Control Algorithm,FTTC).在OPNET仿真平台上将FITC协议与无线传感器网络中传统的两种节能路由协议基于信息协商的传感器协议(Sensor Protocols for Information via Negotiation,SPIN)和直接扩散协议(Directed Diffusion,DD)在同等条件下针对节点能量使用进行对比,结果表明FFIE算法使得节点能根据自身剩余能量状况对节点运行模式进行控制,达到节能目的;最后与传统的平面按需路由协议动态源路由协议(Dynamic Source Routing Protocol,DSR)和临时按序路由算法(Temporary Ordered Routing Algorithm,TORA)在网络生命周期方面进行了比较,仿真结果表明,FTTC协议比DSR和TORA在单位时间内耗尽全部能量的节点数要少,因此网络生命周期更长.     

SCI协议实时性的仿真研究

可扩展一致性接口 ( SCI)是 IEEE提出的一个协议标准 ,主要用于高速、低延迟的大规模集群系统。对 SCI协议的基本拓扑结构——环网进行了建模 ,在此基础上 ,对一个典型的 4节点环进行仿真 ,考察特定消息的网络延迟和网络负载的关系。仿真结果表明 ,SCI协议适用于对实时性要求较高的任务系统的互联