一种基于Spark的国产化海量数据预处理和计算技术

以提升航天大数据软件的数据处理性能为目的,以原有的MapReduce框架为基础,提出一种新的面向国产平台的基于Spark内存计算和数据预处理技术相结合的技术。将原软件框架的数据解析算法前移,采用Kafka消息队列对不规格数据进行分布式预处理。针对MapReduce框架消耗内存过大的问题,利用RDD调用机制与Spark内存计算的优势,采用一种基于Spark的快速处理框架,并在国产平台上进行了移植适配。经工程验证,新的基于Spark框架的数据处理性能较之前的MapReduce的数据处理性能有了显著提升,稳定实现了在面向全国产平台的大数据批处理技术的性能优化。     

基于改进YOLOv5s的安全帽检测算法

针对现有安全帽检测算法难以检测小目标、密集目标等缺点，提出一种基于YOLOv5s的安全帽检测改进算法。采用DenseBlock模块来代替主干网络中的切片结构，提升网络的特征提取能力；在网络颈部检测层加入SE-Net通道注意力模块，引导模型更加关注小目标信息的通道特征，以提升对小目标的检测性能；对数据增强方式进行改进，丰富小尺度样本数据集；增加一个检测层以便能更好地学习密集目标的多级特征，从而提高模型应对复杂密集场景的能力。此外，构建一个面向密集目标及远距离小目标的安全帽检测数据集。实验结果表明：所提改进算法比原始YOLOv5s算法平均精确率（mAP@0.5）提升6.57%，比最新的YOLOX-L及PP-YOLOv2算法平均精确率分别提升1.05%与1.21%，在密集场景及小目标场景下具有较强的泛化能力。     

基于可靠性分析的立方星网络维护架构优化

立方星编队或星座构成分布式空间传感器网络，可提高立方星执行复杂空间任务的能力。然而立方星易发生故障，其故障时间不确定性也导致了传感器网络性能的不稳定，这凸显了对立方星网络进行在轨维护的重要性。考虑立方星传感器网络的功能维持问题，描述了一种网络维护架构，通过定期发射、在轨备份立方星以及时更换故障立方星，从而提高网络对单星随机失效事件的快速响应与恢复能力。建立了该架构的运行成本模型，包括固定成本、储存成本和短缺成本。收集整理了真实的立方星寿命数据，并使用最大化拟合优度参数估计方法得到最优立方星寿命的随机模型。采用基于蒙特卡罗仿真的遗传算法优化备用立方星的补给时刻和补给数量，在备份成本与系统性能下降所带来的损失之间进行权衡，使得系统的综合收益最优。     

基于FPGA的FLASH控制器设计

针对NAND型FLASH不易管理（地址线、数据线和命令线复用，并且芯片出厂时有坏块）的特点，文章提出了一种可靠的解决方案。该方案基于FPGA完成了对NAND型FLASH的综合管理，包括初始可写入页的查找、坏块表建立、数据写入、数据读出以及数据块擦除等操作。仿真和测试结果表明，文章的设计方案运行稳定，满足航天工程化的要求。     

嵌入式大气数据测量系统技术研究进展

针对高超声速飞行器大气数据测量问题，对嵌入式大气数据测量系统(FADS)技术研究背景、发展历程、国内外研究现状等进行了概括。重点围绕FADS关键技术、FADS解算算法及面向FADS/INS组合测量系统信息融合算法方面，对FADS技术进行了深入的剖析。最后，展望了FADS技术未来的发展方向及应用前景。     

基于数据驱动的结构钢表面应力磁巴克豪森噪声表征方法

磁巴克豪森噪声（MBN）技术可用于定量评估铁磁材料的表面应力。当前MBN法应力评估技术存在特征量选取较难、定量预测模型复杂且对标定数据集的拟合精度较低的不足。提出一种数据驱动的非线性映射算法拟合MBN噪声和应力的关系，研究了基于小波包变换系数的时频特征替代统计特征量，减少了样本数据计算量。采用MBN噪声在小波包变换时-频域内的小波包变换系数作为特征向量，利用基于奇异值分解的数据降维算法降低特征向量的维数，将经过数据降维后的特征向量输入反向传播（BP）神经网络进行模型训练以建立预测模型。结果表明：采用基于奇异值分解的数据降维算法可降低模型的复杂度，利用降维后的小波包变换系数特征向量训练BP神经网络可实现铁磁材料表面应力的高精度预测。建立的表征方法有效解决了铁磁构件应力分布成像问题，在预防应力腐蚀、提高疲劳强度等损伤预警方面具有广阔的应用前景。     

基于ADS-B的飞机冲突探测

面对飞行流量持续快速增长、民航空域资源日益短缺的状况,对飞机间的潜在冲突进行有效探测,是避免飞机间危险接近或碰撞发生的关键.对飞机周围区域进行合理建模,给出了一种基于广播式自动相关监视(ADS-B)技术的确定型冲突探测算法,充分利用ADS-B报文提供的经度、纬度、速度和航向等信息及其报文高更新率等特点,预先排除无威胁飞机,然后分别从水平和垂直两个方向对飞机之间的冲突进行探测.运用Matlab进行功能仿真,结果表明该算法能有效排除无威胁的飞机,并且能够对有威胁的飞机及时给出告警.该算法对保证自由飞行条件下的飞行安全具有积极意义.     

Exponent及Gauss型遥测数据建模初始化算法

在对某大型航天电子设备的遥测数据建模时,经常遇到含有指数类变化规律的数据,对其进行建模可以为研究设备性能的变化规律、实际与设计的差异等提供手段。针对有指数变化趋势的遥测数据,采用Exponent模型、Gauss模型对遥测数据建模,给出了这种数据模型的表达式,研究了2种模型的参数初始化算法。通过数值实验说明模型参数初始化算法的有效性,为后续利用最优化理论求解模型精确参数提供了良好的初试点。     

多星多任务数传数据实时处理系统设计

针对卫星地面应用系统支持多星多任务的运行控制需求,设计了数传数据实时处理系统。采用调度中心与处理程序集协同工作的方式,在不借助消息传递接口(MPI)和第三方调度软件的前提下,实现了数传处理作业的集中式调度、分布式并行处理;设计处理作业调度策略,实现了实时任务优先、事后任务排队以及处理资源负载均衡;设计模块化拆分的处理程序集,实现了处理系统的高性能、可复用。工程实践结果表明:文章所介绍的处理系统能够同时支持4颗卫星、3个地面站、实时及事后2种模式数传处理任务,处理的实时数据率优于150 Mbit/s。     

通向全球空管一体化的关键技术

在2025年前后建立一个可互用、无缝隙、全球化的空中交通管理系统,是国际民航组织(ICAO)在2003年提出的全球空管一体化的目标.欧洲单一天空下的空管研究项目计划(SESAR)和美国的新一代吭空运输系统(NextGen)行动计划,是践行这一目标的先行者.