片间综合化互连时间触发通信调度方法

未来先进的分布式综合化航空电子系统需要实现跨越计算体系结构的信息综合,对微小型智能器件间的综合化互连提出要求。通过构建一种具有开放式接口的芯片间综合化互连结构,提出一种相应的时间触发（TT）通信调度方法。首先建立片间综合化互连模型和时间触发流量传输模型,给出负载均衡的选径方法;随后依据传输路径中各级节点各流量的发送时间偏移量计算流量传输的等待时间可行值,利用遗传算法优化调整各芯片发送端口的调度表相位,更新各流量在发送端口的时间偏移量,缩短最坏情况下的最大等待时间,得到具有全局优化意义的时间触发调度表。与使用Yices等SMT形式化求解器的TT调度表生成方法相比,本方法不会出现长时间不停机而无法判定的问题,且不论对于对称或非对称结构,案例研究表明本方法的可调度规模至少增加30%。此外,以流量传输等待时间占周期的比例作为归一化的传输延迟度量,与既有的基于特征任务的调度方法相比,案例研究表明本方法得到的传输延迟最多仅为后者的2%。     

基于特征点识别的头部姿态计算

为了提升使用随机回归森林进行头部姿态分析的精度,提出了一种基于特征点识别分析头部姿态的计算框架.考虑到高误差投票的干扰,该计算框架以随机森林的特征点识别为基础从而避免异常投票干扰,将头部姿态计算问题转换为空间鼻尖特征点和朝向特征点的识别问题.在随机森林的训练中,决策函数使用了高斯曲率和平均曲率作为图形特征,根据微分熵的信息增益在随机生成的决策函数库中搜索最优化决策函数.在训练完成的随机回归森林的叶子节点中,通过分析保存的样本数据,可以得到目标特征点的高斯分布估计.根据实验测试结果,在适当的阈值设定的情况下,该方法可以实现较高的识别成功率,使用曲率后明显提高了识别精度,能够在一定程度上处理有遮挡的数据,并且该方法已经成功应用于虚拟座舱的实时头部姿态分析计算系统.     

基于动态逆的空空导弹奇异摄动中制导律

结合奇异摄动和动态逆方法,以飞行时间和末端能量的线性组合为性能指标,推导了一种近最优中制导律.导弹状态方程根据状态变量时间常数写成三时间尺度系统.降阶系统包括纵程、横程和比能动力学方程.用最优控制理论求解出降阶系统最优解,即原系统的外解.动态逆应用于边界层修正,得到一个闭环控制器,其性能可根据爬升、高空等高飞行和下滑阶段或其他情况的不同要求进行调整.仿真结果表明:该制导律满足了对弹道平滑度、飞行时间和末端能量的要求.中段末端航向误差小,为中、末制导的平稳交接班提供了保障.      

An alternative Shell inversion technique - Analysis and validation based on COSMIC and ionosonde data

Multi-channel Global Positioning System (GPS) carrier phase signals, received by the six low Earth orbiting (LEO) satellites from the Constellation Observing System for Meteorology, Ionosphere, and Climate (COSMIC) program, were used to undertake active limb sounding of the Earth’s atmosphere and ionosphere via radio occultation. In the ionospheric radio occultation (IRO) data processing, the standard Shell inversion technique (SIT), transformed from the traditional Abel inversion technique (AIT), is widely used, and can retrieve good electron density profiles. In this paper, an alternative SIT method is proposed. The comparison between different inversion techniques will be discussed, taking advantage of the availability of COSMIC datasets. Moreover, the occultation results obtained from the SIT and alternative SIT at 500 km and 800 km, are compared with ionosonde measurements. The electron densities from the alternative SIT show excellent consistency to those from the SIT, with strong correlations over 0.996 and 0.999 at altitudes of 500 km and 800 km, respectively, and the peak electron densities (N_mF₂) from the alternative SIT are equivalent to the SIT, with 0.839 vs. 0.844, and 0.907 vs. 0.909 correlation coefficients when comparing to those by the ionosondes. These results show that: (1) the N_mF₂ and h_mF₂ retrieved from the SIT and alternative SIT are highly consistent, and in a good agreement with those measured by ionosondes, (2) no matter which inversion technique is used, the occultation results at the higher orbits (∼800 km) are better than those at the lower orbits (∼500 km).     

微小卫星星间测距在轨零值标定方法及应用

针对双程伪码辅助载波测距系统零值高精度标定的需求,提出一种适用于微小卫星星间测距系统在轨零值自标定的方法。该方法将测距单板的发射信号转化为接收信号,采用原有的测距算法获取测距单板的自身零值。基于该方法研制了相应的零值标定装置,实现零值测量模式和星间距离测量模式的切换。并采用实验的方法,对比不同信号强度及温度情况下的标定效果。实际测试表明,该方法所测零值稳定、结果可靠性高,同时具有较好的误差补偿效果,可作为一种新的在轨零值标定方法,其零值标定结果的不确定度可达0.18mm(2σ)。     

AFDX流量管制信用量设置的模型检查

航空电子全双工交换式以太网（AFDX）实时通信中,交换节点采用信用量令牌桶（creditedtoken bucket）进行流量管制。分别对基于帧和基于字节的信用量令牌桶流量管制进行时间自动机建模,并构建模型的并发交互场景;采用测试自动机,进行有界活性（bounded liveness）模型检查。通过形式化验证,发现流量管制通过约束突发度限制多路复用输出排队的时延抖动,但信用量值的设置必须考虑输入虚拟链路（VL）的时延抖动,否则可能导致已经聚合的流量中属于不同VL的帧的先后次序被破坏,反而造成更大的时延抖动。通过分析时延抖动对信用量设置的影响,归纳并给出流量管制信用量设置的注意事项。     

基于样本路径分析的交换式以太网实时通信调度方法

在离散事件动态系统(Discrete Event Dynamical System, DEDS )有限摄动分析(Finite Perturbation Analysis, FPA)的理论框架下,通过样本路径(Sample Path),分析了实时数据包在以太网交换设备中多路复用排队的行为;根据各个通信任务不同的实时性与重要性指标,提出了数据包在发送节点上的保持(holding)延迟的调节机制,避免了交换机多路复用器过度地拥塞。在新的通信任务动态加入的情况下,该机制能够即时地规划调度,适用于信息一体化环境下,航空器等运动平台电子系统中,本地与远程接入的数据高动态交互的交换式以太网环境。     

多级协同项目执行中的资源冲突检测与管理

以航空航天型号工程项目为背景,针对多级协同项目中的资源冲突问题,利用基于时间约束网络的冲突检测算法实现了多级协同项目中的资源冲突检测,该算法建立了任务关系的时间约束网络模型,给出了基于模型的线性化、实例化方法和检测判据.针对资源冲突的检测结果表达及冲突信息的管理提出多视图表达方式,建立了基于UML的信息模型.基于研究结果设计开发了项目资源管理原型系统,以某航天项目任务的管理为例进行了验证,表明了研究结果的有效性.      

基于X射线脉冲星的深空探测器自主导航方案

X射线脉冲星自主导航系统可以为深空探测器提供位置、速度、时间和姿态等丰富且自主的导航信息,以X射线脉冲星测得的信息作为量测量,结合轨道动力学方程,对航天器的轨道进行自主估计确定。论文阐述了该方案的导航原理,在借鉴现有航天器导航系统的基础上,提出了基于X射线脉冲星导航的方案,介绍了方案的硬件组成、系统结构,并针对方案中导航敏感器多冗余的特征,给出了基于多传感器组合导航技术的结构,最后用仿真资料对方案做了性能概算和精度估计。     

密封舱内漂浮小球运动规律的数值模拟研究

"天宫二号"空间实验室开展了首次人机协同在轨维修技术试验,机械臂操作终端抓取漂浮小球试验为在轨试验任务之一。为研究漂浮小球与机械臂操作终端运动特性之间的匹配性,文章建立了在轨微重力环境下小球运动的物理模型与数学模型,采用动网格方法对不同小球的运动特性进行数值模拟,得到小球的运动规律,由此确定小球的设计参数范围,作为机械臂操作终端系统方案设计的依据。最终,数值模拟结果与"天宫二号"空间实验室在轨试验数据的对比初步验证了该计算结果的正确性。