基于SNMP的嵌入式终端状态管理系统的设计

为支持航天器嵌入式网络终端在研制过程中调试、测试及排故的需要,研究了基于SNMP的嵌入式终端状态管理系统的实现方法。在介绍了SNMP协议的原理以及工作环境的基础上,详细分析基于KSZ8851以太网控制器的嵌入式终端软件设计;在上位机采用WinSNMP、套接字以及多线程技术实现对航天器网络终端状态的管理与测试。系统测试结果表明,该系统可以有效地对信息终端进行全面监测与管理,工作稳定可靠,维护和使用方便,操作方法简单,具有一定的应用价值。

以太网芯片重离子单粒子效应试验

为评估和研究工业以太网芯片KSZ8851-16MLLJ在空间环境中的适应性,利用重离子源对芯片进行了单粒子试验。根据以太网芯片的结构和功能制订了单粒子实验方案,得出了实验数据,并对实验数据进行了整理和研究。实验和研究表明:工业以太网芯片KSZ8851-16MLLJ具有一定的抗单粒子辐射能力;在不同网络传输条件下,发生单粒子翻转的机率也不相同;在持续的单粒子辐射下,以太网芯片会发生电流阶跃,第二次电流阶跃时产生单粒子锁定,在工程应用中可以利用电流阶跃监测芯片的辐射水平。

工业以太网芯片单粒子实验测试系统研制

分析了单粒子效应对以太网芯片KSZ8851-16MLLJ的内部结构的影响,为全面了解以太网芯片在单粒子实验中的状态,研制出工业以太网单粒子实验测试系统;通过测试系统的实验得出相关参数,为以太网芯片在航天器上的应用提供技术参考;根据单粒子实验的现场情况,研制基于以太网的远程数据采集、控制系统,将测试数据实时地传输到远程观测终端;测试结果表明:单粒子实验测试系统可以对以太网芯片进行全面地监测,并有效地保护该芯片的安全性。

空间飞行器内声源定位算法研究

空间飞行器内空间狭小,存在较大的语音混响现像,飞行器内乘员不带专用耳戴进行语音通话时,混响信号影响通话质量。利用声源方位的信号进行语音增强的方法可以抑制混响的干扰,获得较好的通话效果。常用的声源定位算法由于受混响的影响,很难对乘员的语音进行有效地定位。通过研究空间飞行器的语音传输特性,提出了基于相关系数波束形成算法,该算法利用波形的相似性来抑制混响的干扰。实验证明:算法具有较好的声源定位效果,为语音增强提供声源方位参数。

星载高分辨率红外触摸屏的设计与实现

针对航天电子产品特殊的应用环境,为优化航天仪表产品人机交互方式,研究了基于现场可编程门阵列(FPGA)+数字信号处理(DSP)架构的星载高分辨率红外触摸屏的设计与实现方法。在介绍了星载红外触摸屏系统整体架构的基础上,详细阐述了星载红外触摸屏的硬件设计、FPGA设计、图形用户界面(GUI)设计以及基于拉格朗日插值的DSP算法设计。针对星载红外触摸屏的特殊用途,分析了星载红外触摸屏的可靠性设计;对装配完成后的星载红外触摸屏进行了系统性能测试。测试结果表明,该系统简单可靠、工作稳定、屏幕分辨率高,可以满足航天仪表产品的特殊需求。

基于焦点队列的GUI自动测试方法研究

为了提高载人航天器GUI的可靠性和安全性,提出一种基于焦点队列的GUI自动测试方法。该方法首先确定GUI系统的所有界面状态并得出相应的窗口家族树,据此得到当前界面的可聚焦的控件队列和界面状态转换图,然后进行无限次的随机模拟触摸和键盘事件,通过查询焦点队列和界面状态,找到GUI系统中的可靠性和安全性漏洞并进行修复。实验证明:该方法可以有效地检测GUI设计中的可靠性和安全性漏洞。

星载嵌入式容错文件系统的设计与实现

星载嵌入式系统中数据的可靠性尤为重要,而空间环境复杂多变,高能粒子易使存储器内容出错,影响星载系统正常运行。针对星载系统中存储器在空间环境中出现的存储数据出错、设备损坏的问题,文中提出了一种基于星载嵌入式文件系统的容错方案。该方案利用嵌入式文件系统的三模冗余和扇区比较容错的方法,分别对数据读取和数据写入时出现的数据出错问题,进行容错处理。经过重复实验验证,该方法可以有效地解决空间环境下星载系统中存储器数据出错的问题,满足大容量、多类型、实时数据长时间远程在轨维护的需求,可以保证星载嵌入式系统数据的可靠性。

多核浮点非线性运算协处理器的设计与实现

在载人航天飞船的终端仪器仪表设计中,处理算法中的浮点非线性运算常采用库函数实现,但软件实现非线性函数执行速度慢,限制了浮点算法的应用。为此,针对航天领域处理器不支持非线性函数运算的情况以及浮点算法执行速度慢的问题,提出一种多核并行执行浮点非线性运算处理方法,利用现场可编程门阵列内部并行架构带来的低延迟特性来提高非线性浮点运算的速度。仿真实验结果表明,该方法可计算有限定义域范围内的浮点非线性函数,有效提高浮点运算的执行速度。

星载高可靠性嵌入式数据库系统的设计与实现

随着国内航天技术的不断发展,星载平台数据量日渐增多,为了提高星载嵌入式系统对数据的处理能力,在充分考虑现有嵌入式数据库功能的基础上,结合星载嵌入式处理器硬件资源受限的实际情况,提出了一种新型的基于FatFs文件系统的星载嵌入式数据库实现方案,大大减少了对系统内存的占用。同时,该方案将应用于通讯领域的汉明码容错技术加以改进并与数据库系统相结合,有效解决了空间环境下星载数据管理系统中极易出现的单粒子事件。经过测试验证表明该方案正确可行,且与传统的嵌入式数据库相比,可以满足星载数据库系统对于高可靠性的要求,弥补了传统数据库系统在数据存储可靠性设计上的不足。

新一代载人航天器显示仪表的图形加速算法研究

针对航天显示仪表对图形快速绘制的需求,研究现有2D图形绘制算法;提出改进的Bresenham直线绘制方法,利用线段中点进行加速绘制,一次循环可同时绘制两个点,比原算法节省了约30%的计算步骤;提出基于凸多边形的种子填充算法,利用凸多边形的某一单边确定填充种子,记为填充起点,以余下的边作为填充边界,记为填充终点,将所有起点终点进行对应划线完成填充,简化了计算步骤,算法复杂度减半;经过实验验证该算法在绘制复杂仪表图像时在执行时间方面的优越性,在理论和实验上都优于传统算法,能够较好地满足航天显示仪表对二维图形加速的需求,已成功应用到载人飞行器仪表中。

基于FPGA图像处理的研究现状与热点分析

以Web of Science(WoS)数据库核心合集的3 585篇文献为研究样本,应用可视化分析工具CiteSpace软件绘制了基于FPGA图像处理的知识图谱,对该研究领域的发文量、国家或地区、研究机构、发文作者和关键词等方面进行了可视化分析。