空间站电源系统信息管理软件重构方案

针对空间站电源系统内部多个单机与其他系统进行多总线通信,实现系统内外之间数据交换的复杂信息管理需求,同时考虑到软件的可靠性和继承性,设计采用架构重构和代码重构的空间站电源系统信息管理软件,具有多任务处理实时性高的特征,能实现传统电源下位机软件代码复用,提高代码复用率。另外,通过设计基于多级静态优先级的任务调度模块,实现多总线数据流的合理通信和多任务的有效处理。文章提出的软件重构方案在空间站电源系统信息管理软件中进行应用,实现了38.47%的软件代码复用率,实时性任务的响应率提高了44.48%,可有效满足空间站电源系统的信息管理任务需求。     

嵌入式航天软件汇编代码覆盖测试方案

从插桩策略、覆盖率收集方法 2个方面设计实现了一种汇编代码覆盖测试方案,解决了嵌入式航天软件汇编代码覆盖测试没有工具支持的问题。针对嵌入式系统资源紧张、时序相关性强的特点,在研究汇编语言指令结构的基础上,制定了一套基于比特位表征方式的汇编插桩策略;提出了一种基于JTAG接口的通用覆盖率数据收集方案,解决了覆盖信息输出通道受限问题。实验结果及工程应用实例证明了方案的有效性和可行性。     

80x86汇编语言安全性编码规则检查工具的设计与实现

从安全性角度提出80x86汇编语言程序的编码规则.通过分析航天型号典型案例.依据型号软件的应用特点,从代码结构、指令使用、中断控制、算法设计等角度对安全性编码规则进行分类,提出具体要求.设计了对应规则的检查方法和检查工具,采用静态分析方法,从软件源代码中提取安全性规则的相关元素,判断代码与规则的符合性,实现规则自动检查.     

PCM/DQPSK遥测信号解调时位同步的软件实现研究

根据 PCM/ DQPSK信号的特点 ,提出一种新的实现位同步的算法。通过使用最小均方估计算法 (LMS) ,计算滑动窗内数据估计误差绝对值累加和的方法 ,搜索相位跳变点 ,实现位同步。同时给出一种简捷修正相位跳变点的方法 ,在每次解调前修正相位跳变点的位置 ,保证解调结果的正确性。     

面向航天领域的模型驱动软件设计开发方法

针对航天嵌入式任务关键软件特点,研究基于AADL模型,实现对其结构模型、行为模型、故障模型和执行模型的多维度描述。通过构造其代码规则模板,实现从模型到源程序的自动化映射,降低编程工作量。研究将AADL模型转换为故障树模型和时间自动机模型,分析验证软件安全性与可调度性;通过构建航天领域模型库,支持大规模软件复用。最后,基于所开发的航天型号软件模型驱动开发平台,对航天飞行器GNC系统的软件开发进行了初步验证,结果表明模型驱动的软件开发方法能有效提高航天型号软件开发效率和质量。     

三模冗余对SRAM型FPGA寄存器上电状态的影响分析

SRAM型FPGA容易受到空间辐射环境引起的单粒子翻转效应影响,造成软件在轨故障进而影响任务成败,因此在空间应用时普遍采用三模冗余技术进行设计加固来提高软件可靠性。使用Xilinx TMRTool工具实现SRAM型FPGA的三模冗余是目前流行的三模冗余实现方式,该方式无需额外编写代码,简化了设计师的工作。分析了Xilinx TMRTool对软件网表文件的改变流程和机理,对比了三模冗余处理前后FPGA寄存器的不同布局布线结果,分析了三模冗余工具对寄存器置位和复位的影响,给出了以SRAM型FPGA为核心控制器的产品设计建议。     

基于时间同步1553B协议的开关指令协同管理方法

为充分利用智能化卫星综合电子系统资源,确保故障工况下的业务连续性,在系统层面实现高可靠开关指令发送控制。在设备内冗余的基础上,建立综合电子系统内设备间冗余,有效提升了可靠性。该方法发送开关指令时,需实现多设备间同步。针对这一需要,文章提出了一种基于时间同步1553B协议的指令协同管理方法。在星载软件中进行分布式指令协同管理,将指令发送与指令执行排布在不同通信帧内。星内总线控制设备负责分发开关指令给指令执行设备,各指令执行设备基于帧同步信号实现指令同步发送。经地面试验和在轨飞行验证,该方法在正常工况和故障工况下,均能正常输出脉冲宽度满足指标要求的开关指令。目前已在多颗智能卫星上得到应用,可为后续航天器设计提供参考。     

数据驱动的航天智能化地面测控平台研制

为了解决航天遥感器在地面测试过程中由于总线类型不同、总线协议不同、遥测参数不同、遥控指令不同、用户自定义测控等原因需要重复编写测控代码的问题,提出了一种基于数据驱动的新型测控通用平台架构并给予实现。此平台不仅提升了测控编码人员的工作效率,更提升了航天遥感器的地面测试覆盖性和测试效率,大幅度增进遥感产品的智能化和自动化测试水平。     

焊接过程计算机仿真的研究

为优化产品设计,降低生产成本,开发了焊接过程计算机仿真软件。该仿真软件借助有限差分法处理温度场模型,并编写出核心计算代码,从而实现了焊接过程中温度场及残余应力场的模拟仿真。将其结果应用于移动热源焊接相贯线焊缝的模拟,其趋势符合实际情况。     

一种应用逻辑模型的通用星务软件架构设计

针对以往通信卫星星务软件研制面临投资规模大、功能复杂、研制周期短的问题,提出一种应用逻辑模型的通用星务软件架构设计。该架构由应用软件模块、服务软件模块和数据管理模块组成。应用软件模块通过分析通信卫星功能逻辑共同特点,设计并实现逻辑子动作、逻辑动作、逻辑序列3个层次的逻辑模型。服务软件模块能提供指令转发、数据传输、时间管理等通用底层服务,并分离于底层服务,应用抽象的逻辑模型开展软件业务逻辑设计。数据管理模块通过约定统一的数据协议,设计卫星参数、初始化装订数据的集中管理方法。与以往星务软件架构对比表明:通用星务软件架构能有效简化软件开发流程,提升软件质量和可维护性。     

采用有限状态机实现控制指令的可靠检测

采用有限状态机设计了一种控制指令检测方法,确保发动机工作状态的可靠控制。介绍了控制指令特征及检测要求,提出了基于有限状态机的检测方法,说明了软件设计,并给出了测试、验证方法及结果。有限状态机模型有助于解决复杂的实时性问题。     

指令抗干扰性能研究

本文从分析指令的特性出发,研究了指令在外界干扰作用下的特性,提出了单故障相关指令对的概念,分析了单故障相关指令对的性质,提出了单故障相关指令集生成算法,讨论了不同类型指令在单故障情况下的效应,并作了初步分类,最后提供了部分故障试验结果。     

全闭环条件下机载主被动雷达数字化仿真技术研究

随着计算机仿真技术的发展,可以结合实际雷达工作流程和处理算法来实现装备的数字孪生,从而脱离传统射频设备或半实物硬件平台。本文介绍了主动雷达搜索、跟踪及SAR成像的信号级仿真,被动雷达搜索、跟踪的功能级仿真流程和相关实现算法,并通过主被动雷达仿真基础运行软件进行算法集成,在闭环仿真验证平台下与控制、散射源和辐射源分系统进行交互,根据其输入的控制指令与回波数据实现各模式下的雷达处理,最后反馈给控制分系统,实现了闭环工作模拟。试验结果验证了该仿真技术的工作流程与信号处理算法的正确性,所给出的部分干扰过程分析进一步说明该技术在机载主被动雷达设备的预研和复盘中具有广泛的应用前景。     

一种基于FPGA的硬件开环位同步电路设计与实现

针对短时突发数据接收对位同步电路的要求,设计一种基于FPGA的硬件开环位同步电路。从时序关系,状态转化等方面分析其同步过程和原理,推导其相位误差、同步建立时间、同步保持时间等主要性能参数,并在现有通用FPGA芯片上实现完成设计方案。该同步电路完成无线数据接收中位同步从软件模块向硬件模块的转化,提高了位同步对高速数据及短时突发数据接收的适应能力,硬件测试结果验证了其正确性和有效性。     

PCM/FM信号软件化解调算法研究

根据PCM/FM信号的特点,提出一种新的基于STFT的软件化解调算法。首先,利用STFT计算PCM/FM信号中f0和f1频点的能量,然后,根据两个频点能量的变化规律,实现信号的码同步及解调。论述此种解调算法的基本原理及实现过程,分析其算法的复杂度,提出一种新的码同步提取和修正的方法。计算机仿真结果表明,该算法不但能够有效地抑制实际信号中的各种干扰对码同步精度的影响,具有较好的解调性能,而且其实现原理简单,运行效率较高,便于实现软件化的实时处理。该解调算法在实际的PCM/FM信号的处理中收到了较好的效果,具有一定的应用价值。     

DBF\|SAR系统1比特量化设计

为解决DBF\|SAR系统数据率巨大和星上处理复杂的问题,提出了一种将各通道回波和距离向匹配滤波器都1比特量化的处理方法。首先证明当回波信噪比较低时,符号位已包含了目标的幅度信息,从而为1比特量化提供了可能;在此基础上,利用各通道间信号相关性强而噪声相关性弱的特点,通过数字波束成形技术,提高了系统信噪比。接着探讨了该方法的硬件实现结构和资源消耗情况。最后,仿真结果表明了方法的有效性。该方法在不明显降低成像质量的前提下,简化了系统电路设计和减小了数据率,对DBF\|SAR系统的工程实现有一定参考价值。     

高分辨率遥感相机CCD器件精密热控制

针对某高分辨率空间遥感相机电荷耦合器件（Charge-Coupled Device,CCD）体积小、功耗大但温度稳定性要求高的特点,提出了通过相机发送指令控制补偿加热回路通、断电对CCD器件进行温度控制的方法,并利用IDEAS-TMG软件进行了仿真分析,分别给出了无补偿功率、补偿功率为10W、12.5W、15W与17.5W这5种情况下CCD器件的温度变化曲线。仿真分析结果表明：补偿功率为12.5W时CCD器件的温度波动最小,热设计结果满足各项温度指标。为了验证热设计的可靠性,焦面组件参加了整机的热平衡试验,得到了满意的结果。该设计方法对各类空间遥感相机高温度稳定性要求的CCD器件的热设计和热分析有一定的指导和借鉴作用。     

基于反熔丝型FPGA的有效载荷可重构技术

针对在轨卫星功能维护、扩展和更新的需求，设计一种星载FPGA可重构方法。通过硬件三模冗余、软件三模比对，提高星载信号处理FPGA配置的可靠性；通过地面向卫星配置FPGA发送擦除、写、读指令，实现星载配置数据存储FLASH芯片的擦除、写、读操作，从而实现星载信号处理FPGA的重构，进而可以实现有效载荷功能的在轨更新或升级，减少硬件重复开发，降低成本。     

星载激光测高地面数据处理设计研究

星载激光测高技术是对地观测系统中最为核心和前沿的信息获取技术之一,因其具有探测方向性好、测距精度高等特点,在地球科学领域中体现出了巨大的应用潜力。在ICESat/GLAS测高地面数据处理系统的基础上,针对将于今年发射的高分七号卫星的载荷特点,设计了一套星载激光测高地面数据处理系统软件。该软件可实现对星载激光测高数据的地面处理并生成3级数据产品,包含激光能量计算、波形分解和激光脚点定位等,以及相应各级产品的数据质量控制处理。利用高分七号仿真数据对该软件进行相应的性能测试,测试结果表明:该系统软件基本满足需求,已初步具备星载激光测高地面数据处理能力。     

一种试验数据处理软件设计

介绍了液体火箭发动机试验数据处理软件的开发过程和方法。软件是在综合数据采集系统硬件的基础上,以VB语言为基础结合试验中各类型参数处理算法和关系数据库技术而开发的,具有操作简便、功能齐全、效率高等特点。软件已成功应用于多次地面试验,取得良好效果。