支持多任务的综合电子系统动态重构设计与实现

为了满足无人机多任务模式的要求,有效实现任务重构,对多任务模式下综合电子系统的重构问题进行研究,提出一种基于改进飞蛾扑火优化算法的重构算法。根据综合电子系统重构模型和重构算法,设计了多任务可重构综合电子系统。针对改进的飞蛾扑火优化算法进行了仿真实验,并对实验结果进行分析验证,与差分进化算法和标准飞蛾扑火优化算法进行对比实验。实验证明重构算法通过对多目标进行优化,能够快速迭代生成高质量的重构蓝图,满足了综合电子系统的多任务模式需求。

载人月球探测飞行器综合电子系统技术发展研究

针对载人月球探测飞行器数据种类多、数据量大、数据分布远的特点和高可靠性数据通信要求,通过调研国内外航天器综合电子系统发展趋势和系统分析载人月球探测任务的研制需求和技术特点,秉承网络一体化、计算通用化、执行集成化、软件APP化的设计理念,提出了全新的“统一管理-区域执行”两层分级控制综合电子系统架构,对高性能计算、时间触发网络、高集成采集驱动、分时分区操作系统等关键技术的研究目标和实施途径进行了详细阐述,应用于载人月球探测飞行器综合电子系统设计后,将有效提升自主健康管理和任务规划能力、功能密度、设计可靠性及有人参与的闭环控制能力。

基于深度强化学习的综合电子系统重构方法

重构作为综合模块化航空电子系统用来提高容错性和稳定性的常用手段,是指发生某一故障后,系统根据事先预设好的重构蓝图,通过一系列应用迁移动作从故障状态转为正常状态的过程。随着综合电子系统的功能多元化和结构复杂化,提高系统的容错性和稳定性显得至关重要。然而现有的人工重构和传统重构算法这两种重构配置蓝图设计方式难以保证综合电子系统的容错性和稳定性。本文针对综合电子系统故障情况,结合深度强化学习算法,对重构蓝图的重构模型进行探索并提出基于优先经验回放的竞争深度Q网络算法(PEP_DDQN),通过优先经验回放机制和SUMTREE批量样本抽取技术提出基于深度强化学习的优先经验回放和竞争深度Q网络重构算法。实验表明,相较于传统强化学习Q-Learning算法和DQN算法实现的重构蓝图生成算法,所提出的PEP_DDQN算法能生成更高质量的蓝图并具有更高的收敛性能与更快的求解速度。

一种开放式模块化星载综合电子系统的设计与实现

为了提升卫星综合电子系统的标准化、通用化设计能力以及智能化、网络化应用水平,本文提出并设计了一种开放式模块化星载综合电子系统,通过了工程型号的实际应用验证。该综合电子系统以层次化的总线体系结构以及通用化的硬件模块、软件构件为基础构建形成一套标准服务功能包,能够根据不同的任务场景按需选装所需的功能单元,显著提升综合电子系统的货架式集成组装研制能力,同时借助统一的信息通信服务网络和软硬件基础组件,为综合电子系统的模块化升级扩展、设备级的功能重构与重组、系统级的故障容忍和恢复能力奠定了坚实的基础,为实现航天器整体的高质量、高效率、效益研制与运行提供了有力的技术支撑。

综合电子系统设计中程序控制的教学方法研究

综合电子系统设计课程中的程序控制相对较难,学生缺少设计兴趣,因此,要研究新的教学方法。首先针对基础与兴趣,设计既综合又简单的入门范例,其次针对系统设计,设计出分层的软硬件知识迁移体系,最后针对课下学习,设计出可视化教学环境。实践表明,这种教学方法大大提高了学生对电子系统设计的程控能力。

面向智能卫星的开放式综合电子系统技术研究

星载综合电子系统是卫星数据与信息交互的中枢系统,在卫星全寿命周期运行期间参与卫星的飞行控制、健康管理以及在轨应用。针对当前星载综合电子系统存在的软硬件资源紧耦合条件下故障难以隔离、体系架构不够开放以及支持智能化应用的能力不足等问题,文中提出一种面向智能卫星的星载开放式综合电子系统技术,可通过系统架构、菜单式模块选用以及分层管理技术实现面向任务、生产、用户以及空间开放的需求。其次,结合工程实践,从智能遥测遥控管理、智能星务管理、智能故障诊断以及软件在轨重构等方面实现卫星智能化。该技术已经成功应用于某超大型卫星平台系列卫星,并实现在轨稳定运行。

弹载综合电子系统及其关键技术发展分析

弹载综合电子系统是弹上电子电气设备的发展方向,可以有效地提高导弹电子设备的集成化、模块化和小型化水平,同时降低成本。本文首先介绍了综合电子系统的概念和组成,以及综合电子研究的意义;然后,综述了国内外综合电子系统发展现状,并阐述了弹载综合电子系统发展趋势和高速串行总线技术、分时分区操作系统技术、微系统技术等关键技术;最后,分析总结了综合电子系统的挑战和未来的发展趋势。

智能化航天器综合电子系统需求分析及其体系架构探讨

针对航天器在自主任务规划、自主健康管理、信息实时处理、天地一体化网络等智能化和网络化方面的需求,对现有综合电子系统的处理能力、信息传输能力、网络通信能力等存在的差距进行分析,提出了一种智能化航天器综合电子系统的体系架构,并从硬件模块化设计、业务和协议标准化设计、软件分层及构件化设计3个方面给出了具体的方案。文章提出的体系架构能提供高性能的计算和处理平台,支持高速数据传输,支持器内、器间一体化联网,支持载荷信息融合等智能化处理,可提升航天器的智能化、网络化能力,提升航天器的好用性和易用性。

一种分布式航天器综合电子系统设计

以综合电子系统层次模型为基础,提出并实现了一种分布式航天器综合电子系统设计方案。该方案以标准通用硬件模块、ASIC芯片、分层总线体系结构和空间通信协议体系作为基本的技术支撑,采用分布式的协同和并行处理,既可以提升信息网络服务能力和信息计算处理能力,也可以实现硬件模块和资源的共享及任务迁移和系统重构。在航天器上的应用表明:此方案可有效提升综合电子系统的运行效率及任务处理能力,增强综合电子系统对故障的容忍和处理能力,也能够显著提高综合电子系统的研制效率和产品化程度,使综合电子系统为构建高可靠、智能化的航天器提供所需的技术保障。

卫星综合电子系统的FDIR研究与设计

为提高卫星综合电子系统的可靠性,介绍了一种卫星综合电子系统的FDIR(fault detection,isolation and recovery)设计与实现方法。根据容错理论与方法,从系统容错结构、故障建模、故障测试算法、故障诊断、故障处理恢复等几方面进行了全面描述,重点介绍了卫星综合电子系统的故障检测、故障隔离以及故障重组的工程化实现,实际测试结果表明,卫星综合电子系统发生故障后系统可自动重组,提高了综合电子系统的容错能力,为卫星综合电子系统FDIR设计提供技术思路和参考。

基于可重构技术的上面级航天器综合电子系统

为实现卫星工程的整体优化,本文打破传统卫星与运载器独立各自设计的界限,将小卫星和小运载器上面级有机融合构成一类上面级航天器,并给出了适用于上面级航天器的可重构综合电子系统方案。该电子系统以Microblaze软核处理器为核心处理单元,采用基于CAN总线的分布式网络结构提高系统的可扩展性,并利用可重构技术实现电子系统核心处理单元的分时复用,以满足运载段和在轨段对电子系统的不同需求。实现了姿态轨道控制算法硬件化,减轻处理单元的负担,提升了系统的计算和处理能力。设计并建立了半物理实验系统,对飞行全过程、全模式进行了仿真验证。结果表明:运载段控制周期达到10ms,姿态轨道算法硬件化后运行时间约为7.5ms;相机工作期间姿态指向精度达0.035°,稳定度达0.000 68(°)/s。所设计的可重构综合电子系统完成了上面级航天器的全模式飞行任务,满足运载段强实时性、在轨段高可靠性以及高精度控制等要求。

微小卫星综合电子系统设计

微小卫星综合电子系统采用集中管理、分散控制的设计思想,以充分发挥软件作用为指导原则,即采用星上网和嵌入式管理执行单元技术手段,构建微小卫星综合电子系统,文章重点讨论了系统设计。

基于TTEthernet的综合电子系统通信网络研究

星上总线技术是综合电子系统的关键技术之一,决定了星上电子设备的功能划分及整星信息系统的可靠性设计。选择时间触发以太网(Time-Triggered Ethernet,TTEthernet)作为综合电子系统的核心总线,从网络通信机制、时间同步计算和容错性能等方面分析了TTEthernet的特性及其星载应用的优势,并在此基础上构建基于TTEthernet的综合电子系统通信网络,提出了该通信网络在拓扑结构、系统同步过程和通信协议等方面的具体实现方法,对TTEthernet在卫星中的应用进行了探索,可为TTEthernet在航天领域的研究与应用提供借鉴。

面向软件定义的飞行器综合电子系统软件架构技术

针对飞行器系统智能化发展对传统软硬件一体化研制方式的挑战,本文提出一种面向软件定义的开放式、可移植的飞行器软件体系架构。首先,提出一种逐层解耦的分段式飞行器软件体系架构,通过标准化各个段的接口与服务,实现飞行器的软硬件解耦、平台解耦与组件间解耦,有效支持飞行器软件功能组件的可移植与复用;其次,基于该软件体系架构,采用标准化可复用软件组件的快速集成验证方法,实现飞行器功能的软件定义。

微小卫星星载综合电子系统技术综述

随着微小卫星技术的提高,高功能密度、低成本并且能够快速研制的微小卫星已经成为现代航天领域的研究热点之一。但传统的微小卫星电子系统集成度较低,板间连线复杂,可靠性较低,质量、体积、功耗和性能等多方面需求相互制约,逐渐不能满足微小卫星发展的需求。微小卫星星载综合电子系统的提出,实现了其在体积、质量有限的情况下,可靠性、功耗和性能等方面的全面提高。在微小卫星综合电子系统发展历程和研究现状的基础上,分析了微小卫星综合电子系统在通用化和柔性化设计中应用的关键技术,并总结其目前的挑战和未来的发展趋势。

AFDX在航天器综合电子系统中的应用

探讨了传统航天器电子系统总线特点,提出了适应于航天器基于AFDX总线技术的航电综合系统方案和总线架构,利用网络演算算法计算分析了航电综合系统时延,分析了航天飞行器采用AFDX总线的优势,为我国航天电子系统通信总线亟待解决的通信速率低、重量重、成本高等问题提供了一种新的设计思路。

CCSDS子网包业务在航天器综合电子系统中的应用研究

针对未来航天器中多元化的数据对可靠性、时延等传输服务质量有不同要求的场景,研究了空间数据系统咨询委员会(CCSDS)制定的子网包业务的特点、作用及基本的工作原理,通过分析可知,应用CCSDS子网包业务可以有效克服当前星载数据管理系统的局限性,满足未来航天器数据处理的更高要求。文章提出了其在航天器综合电子系统中的应用场景、可行性、方法和工作模式,对子网包业务在未来综合电子系统中应用的优势进行了展望。

应用国产芯片的星载高可靠综合电子系统设计

星载综合电子系统是面向空间复杂不确定环境,通过高性能计算单元实现信息获取、资源调度及任务规划的信息系统。针对目前综合电子系统的高可靠性和国产自主可控性的不足,文章设计了一种应用国产高性能CPU和SRAM型FPGA的星载高可靠综合电子系统,具备多模冗余和故障自主检测恢复能力。同时,提出了具备防误触发设计的短时断电恢复方法以及具有容错模块的双机备用系统设计方法,解决了星载常加电单机的单粒子闩锁恢复问题,建立马尔可夫容错模型计算综合电子系统的可靠性指标,提高了可靠度计算的准确性。

综合电子系统设计的教学研究与实践

《综合电子系统设计》课程综合性强、涉及知识面广。根据该课程的特点,结合教学实践,从课程的教学模式、教学内容、实验教学和考核评价进行了探索性改革,取得了较好的教学效果。

箭上云——一种新型的运载火箭综合电子系统

从发展历程的回顾出发,结合当前技术趋势,分析了后续运载火箭电气系统的集成设计思路,提出了以箭上云为特征的新型运载火箭综合电子系统设计构想,阐述了箭上云的概念与内涵,展望了技术发展方向与未来的应用场景。以箭上云为特征的体系架构能够满足下一代运载火箭电气系统使用需求,支撑后续智能飞行、智能协同的扩展,提升运载火箭的使用效能及智能水平。