Multi-objective evolutionary design of selective triple modular redundancy systems against SEUs

To improve the reliability of spaceborne electronic systems,a fault-tolerant strategy of selective triple modular redundancy(STMR)based on multi-objective optimization and evolvable hardware(EHW)against single-event upsets(SEUs)for circuits implemented on field programmable gate arrays(FPGAs)based on static random access memory(SRAM)is presented in this paper.Various topologies of circuit with the same functionality are evolved using EHW firstly.Then the SEU-sensitive gates of each circuit are identified using signal probabilities of all the lines in it,and each circuit is hardened against SEUs by selectively applying triple modular redundancy(TMR)to these SEU-sensitive gates.Afterward,each circuit hardened has been evaluated by SEU Simulation,and the multi-objective optimization technology is introduced to optimize the area overhead and the number of functional errors of all the circuits.The proposed fault-tolerant strategy is tested on four circuits from microelectronics center of North Carolina(MCNC)benchmark suite.The experimental results show that it can generate innovative trade-off solutions to compromise between hardware resource consumption and system reliability.The maximum savings in the area overhead of the STMR circuit over the full TMR design is 58%with the same SEU immunity.     

基于阵列天线的雷达导引头目标角位置模拟器

针对目前雷达导引头目标角位置模拟装备现状和发展趋势,分析利用阵列天线实现目标角度位置的原理,提出了一种基于阵列天线的雷达导引头目标角位置模拟器的设计方案,分析了工程实现所需要的关键技术,并提出了实现方案,包括天线阵设计、目标控制算法和误差特性、矢量调制技术和阵列校准技术。     

一种新型相控阵雷达多目标模拟器设计

针对某型相控阵雷达目标模拟器采用单目标技术,无法真实模拟跟踪多目标回波信号的问题,设计了一种新型多目标模拟器。该模拟器采用DDS(Direct Digital Synthesis,直接数字频综)信号产生、数字信号存储及控制等技术,结合航迹数据产生与控制软件,实现多目标回波信号模拟的同时,实现并完善了模拟器的多目标引导数据注入、理论弹道演练和实测数据回放等模拟和训练功能。软件部分,在考虑目标回波特性的基础上,利用施威林Ⅰ型模型产生目标回波,实现目标回波的模拟仿真工作。在硬件上设计了以FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)为核心的功能模块,将模拟仿真信号实时生成目标回波。实际应用表明,该模拟器控制简单,运行稳定,精度高,完全满足跟踪测量和模拟训练需求。     

一种动力调谐陀螺仪大加矩力矩器设计

为满足捷联惯性导航系统用动力调谐陀螺仪大跟踪速率的要求,提出了一种新的力矩器永磁磁钢结构。新结构参考Halbach永磁体阵列,在常规的双径向充磁磁环中间增加了一个轴向充磁磁环。利用电磁场仿真软件Maxwell对典型结构和新结构力矩器的工作气隙磁场进行分析,分析结果表明,新结构力矩器的力矩系数可提高36%。陀螺仪样机的实测结果验证了分析的结果。     

PDR监控系统的快速以太网通信设计

根据脉冲多普勒雷达(PDR)信号处理机的回波数据信号量大的特点,采用FPGA控制以太网控制器DM9000A实现了以太网MAC层和PHY层的功能。同时,FPGA还实现了UDP/IP协议栈的功能,最终完成雷达监控系统与显示终端计算机以网络的方式实现互相通信。通过仿真分析得出,这种FPGA的协议栈实现方式与嵌入式协议栈的实现方式相比,提高了通信速率,满足了雷达回波数据(约20Mbps)的高速连续数据流的传输要求。     

多码率RS码部分并行译码结构设计

为了满足在一个通信系统中使用多码率RS(Reed-Solomon)码的需求,提出了一种多码率部分并行结构的RS码译码器.按照功能,该译码器可分为伴随式计算模块,关键方程求解模块以及错误位置和错误值求解模块3个主要组成部分.针对符合CCSDS标准的2种RS码的特点,将运算系数相同的伴随式计算子单元进行复用;在关键方程的求解运算中使用一种新颖的部分并行结构,使得复用部分和非复用部分的运算周期相同,以减少运算等待时间,提高译码效率;在错误位置和错误值求解中采用查表方式完成Forney算法的系数相乘,并复用求逆查表运算和系数相同的钱氏搜索计算子单元,以减少资源的消耗.通过码率选择信号,可以选择RS(255,223)和RS(255,239)2种译码模式.通过Altera公司的FPGA(Field Pro-grammable Gate Array)对该多码率译码器进行了硬件实现,结果显示此译码器仅消耗2981个逻辑单元和9472 bit的存储器资源,大大低于2种单一码率译码器消耗资源的总和.     

阵元指向未知条件下的信号波达方向估计

提出了一种适用于阵元指向未知情形的极化敏感阵列信号波达方向(DOA)估计方法。该方法利用降秩准则将信号方向、极化和阵元指向信息进行解耦,通过唯角度参数搜索完成信号DOA估计,避免了复杂的多维寻优。讨论了新方法实现无模糊DOA估计的必要条件,并将其与利用错误指向信息的DOA估计方法进行了性能比较。结果表明:对于阵元指向未知或存在一定误差的场合,该算法的估计性能更优。     

MIMO雷达DOA估计阵列设计

 多输入多输出（MIMO）雷达的关键技术之一是天线阵列的设计。由于MIMO雷达同时增加了收发两端的相位中心,使得系统具有更高的空间分辨率和更多的自由度。论文从接收信号模型出发,对MIMO雷达发射正交信号的等效阵列进行了讨论,以波达方向估计为目标提出了一种MIMO雷达天线阵的设计方法,通过抛物线理论得出了收发组合的唯一性和合理性,然后通过分析各种收发组合给出了发射阵元的最佳间隔设置。推导了几种情景下的MIMO收发阵列最佳设计解析解,最后进行了仿真实验。仿真结果验证了算法的有效性。     

星载多波束发射阵列天线多通道数字上变频设计

针对多波束发射阵列天线输入为中频宽带信号的特点,设计了数字波束成形网络方案,提出了一种适合于工程实施的多通道数字上变频并行处理算法,同时设计了一个集混频滤波和预加重处理功能于一体的复合滤波器,并结合反馈式增强锁相环和逻辑锁定技术提高了阵列天线各通道的幅相一致性.通过仿真分析和工程试验表明,提出的算法利用多相滤波器结构、分布式算法和复用式设计既减少了运算量,又有放降低了硬件资源消耗;采用的复合滤波技术及时钟同步技术提高了通道的幅相一致性,确保了相控阵天线波束赋形的效果.该设计的算法和硬件实施技巧对资源有限的大规模阵列信号处理有较好的借鉴价值,对宽带数字收发信机信号流设计也有一定的参考意义.     

机会数字阵雷达概念与应用技术分析

机会数字阵雷达是以平台隐身性设计为核心,以数字阵列雷达为基础,兼具多功能、多模式的"一体化"新概念雷达系统.本文在对国外有关概念雏形描述理解基础之上,对其定义和涵义进行了深入透析,详细论述了"机会"一词的几层涵义.分析了机会数字阵雷达不同于传统相控阵雷达的技术特性和应用潜力,以及机会数字阵雷达所面临的技术难题,如3-D空间单元"机会性"分布优化选取和波束综合,信号传输与同步以及多自由度的系统资源优化管理等问题,并给出了初步的解决方案和仿真结果.