测试系统的SpaceWire节点控制器的研发

高分辨率对地观测系统是《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》所确定的16个重大专项之一该系统需要高效率、高可靠性的总线来满足航天器的数据的分布式处理能力。SpaceWire总线是欧空局（ESA）提出新一代智能总线,具备在高可靠性、高安全环境下提供高速通信能力的总线系统。目前,国内大多停留在对SpaceWire相关IP设计及上层协议的开发应用方面,对于SpaceWire设备的性能如何、是否符合SpaceWire总线标准,缺少相应的设备支持。本文基于测试设备的需要,选用标准的SpaceWire IP核,通过扩展时间码功能,设计了一款具有测试SpaceWire标准一致性以及误码率、网络延时的SpaceWire节点控制器设计。

空间高速总线SpaceWire节点的设计与实现

根据SpaceWire总线的组成结构以及采用的数据-滤波编解码技术,针对SpaceWire节点需要与主机设备、SpaceWire接口设备进行异步交互的特点,文章给出了一种SpaceWire节点的高效实现方案。首先,该方案在硬件设计中采用了SpaceWire节点的多时钟域设计,使得节点整体性能得以显著提升;第二,采用双倍数据速率寄存器设计来降低SpaceWire节点发送端设计难度,解决了高速数据发送问题;第三,采用手动布局接收端的底层器件来满足时序要求,解决了高速数据接收问题;第四,计算出接收端RX FIFO的理论读出时钟频率指导硬件程序设计。在此基础上,采用SpaceWire节点的点对点数据传输实验对文章设计验证,结果表明文章给出的方案可以工作在240MHz时钟频率下,满足空间高速数据传输中高可靠性、低误码率和低复杂度的要求。

TMR加固的SpaceWire节点的设计与实现

文章根据SpaceWire协议,在FPGA(Field Programmable Gate Array)上用VHDL(Very HighSpeed Integrated Circuit HardwareDescription Language)设计了SpaceWire协议节点软核,并分别使用XTMR(Xilinx Triple Modular Redundancy)软件设计和手动代码设计对关键功能模块进行三模冗余设计,在FPGA上实现了SpaceWire节点的功能加固设计,提高了SpaceWire节点软核的可靠性,并与SpaceWire标准设备进行了数据传输,实现了加固的SpaceWire节点与SpaceWire标准设备之间的数据传输。

面向RMAP协议的SpaceWire节点IP核设计

在对SpaceWire传输层协议——远程存储器访问协议进行研究分析的基础上,采用Verilog HDL硬件描述语言,设计了一种符合RMAP协议规范的IP软核;可配置实现RMAP事务发起和事务响应功能,经功能仿真和FPGA原型验证测试,结果表明IP核符合标准规范,支持协议规定的所有指令类型,具备良好的通用性、可扩展性并可灵活配置,可实现与其它传输层协议的兼容以及和更高层协议的无缝衔接。

面向航天应用的SpaceWire节点单元的IP核设计与实现

SpaceWire是一种面向航天应用的LVDS串行传输技术,对于解决目前数据处理系统的总线带宽不足和提供一种通用接口标准以简化和规范异种设备之间的互连有着重要作用。文章首先介绍了SpaceWire技术的特点,然后论述了SpaceWire节点单元的IP核设计和实现,最后对实现的结果做了简单介绍。

多功能三通道200 Mb/s抗辐照SpaceWire节点控制器设计与实现

针对航天器应用,提出了一种多功能、三通道高可靠速率可达200 Mb/s的SpaceWire节点控制器设计实现方案.通过DS高速时钟恢复技术、单粒子翻转容错设计、芯片多时钟域划分实现了高可靠、多功能的抗辐照SpaceWire节点控制器.

基于SpaceWire路由的节点速率约束条件分析

随着星载总线技术的发展,Space Wire在国内外航天任务中的应用越来越广泛,Space Wire网络中的节点数也越来越多。在Space Wire网络中,如果没有对各源端节点速率进行合理规划,在传输过程容易出现丢失数据包的现象。根据Space Wire路由的特点,在多个源端节点共享同一个路由器输出端口情况下,给出了各源端节点原始数据速率、源端节点链路速率和路由器输出端口链路速率之间的约束条件,在Space Wire数据包传输路径确定的情况下,可根据该速率约束条件迅速判断Space Wire网络中各节点之间的数据传输是否合理可行。

面向航天应用的SpaceWire总线节点设计

对SpaceWire总线进行了研究分析,设计了一种应用于星载系统的SpaceWire总线节点。仿真验证和实际平台测试验证表明,本文设计的SpaceWire总线节点通信速率和数据传输正确率能够满足设计要求,且通用性强,具有一定的借鉴意义。

考虑锚节点位置不确定的水下目标定位算法研究

考虑时钟异步和声波分层效应的影响,该文研究了当测量过程受到未知噪声干扰,且锚节点位置不确定时水下目标节点的定位问题。首先构造了水下节点间飞行时间模型,设计了一种交互式异步通信协议,建立了最小化定位误差的优化目标函数。然后提出了一种基于深度强化学习的水下目标定位算法,并采用层归一化来改进深度神经网络,进一步提高模型的泛化能力。最后,仿真和实验结果验证所提方法的有效性。

基于条件生成对抗网络的无线传感网络多节点失效修复研究

当前主流的传感节点失效修复主要通过纠删码完成,修复后节点具有更高的空间利用率,但无法有效提升网络寿命。为此,提出基于条件生成对抗网络的无线传感网络多节点数据重构方法,完成失效修复。感知无线传感网络节点,对失效节点展开裁决,确定失效节点位置,并重构节点内数据;将获取的失效节点用于条件生成对抗网络(CGAN)框架中生成器与节点替换网络的训练,通过训练好的生成器,以失效节点为条件,生成未失效节点;为提升修复性能,使用粒子群算法寻优节点替换网络参数,完成节点重构数据置换,实现失效节点的有效修复。结果表明:利用所提方法进行修复时,能耗最高仅为17 J,剩余寿命最低可达到300 h,连通度最高可达到99.2%,具有较好的修复效果。

增设角部阻尼器箍头榫木节点的抗震性能

为了给广府木结构的修复提供理论依据,采用菠萝格木材设计制作了5个箍头榫节点试件。考虑到榫卯构造尺寸的影响,首先进行了未加固无损节点的拟静力试验。然后,采用对原有外观影响较小的雀替型阻尼器对上述节点损坏试件进行加固,以尽可能保留建筑的原始风貌。最后,对加固节点进行拟静力试验,以研究节点的抗震性能变化以及阻尼器的加固效果。结果表明:采用阻尼器加固后的节点试件在加载至破坏时,榫卯处压痕明显,梁外榫外侧劈裂、脱榫现象明显,阻尼器脚部的橡胶与钢板有一定的脱离现象;对节点增设阻尼器能够弥补节点初期损伤导致的受力性能下降,为残损榫卯节点提供较好的后期刚度,提高节点的承载能力和耗能能力;与未加固试件相比,增设阻尼器后,试件的后期刚度、极限承载力、总滞回耗能均有所增加,分别提高18%、19%、20%以上。文中还在已有简化力学模型的基础上,结合OpenSees,提出了一种应用于箍头榫木结构的宏观模型建模方法。采用该方法得到的节点滞回曲线与试验结果吻合良好,可以有效模拟阻尼器加固的箍头榫木节点的滞回耗能特性。

平面KK型矩形钢管节点静力试验研究

依托某主题广场月牙形艺廊单层网壳钢屋架结构,选取其最不利受力节点,设计了中心插板节点和毂节点两种KK型矩形钢管节点,分别对其足尺模型进行静载试验,测试分析模型节点区域的应变及应力分布规律,对比分析支管端部的位移变化。结果表明:1)设计荷载水平下,两个节点均满足受力要求;毂节点和中心插板节点的最大试验荷载约为等效设计荷载的2.85倍和3.25倍,节点安全储备较高;2)在最大试验荷载作用下,两个节点支管根部与中心构件相贯焊缝附近部分均不同程度地屈服,毂节点圆筒内加劲肋焊缝局部出现开裂;3)相同荷载作用下,中心插板节点相应位置应力应变水平相对较低,故中心插板节点的承载强度较高;4)由试验荷载-位移曲线分析得出毂节点的各肢平均位移比中心插板节点约大13.3%,表明中心插板节点弹性刚度较大。

认知物联网中继传感节点最小功耗布置方法研究

物联网数据传输过程中,中继传感节点能量不足或者能量消耗过多将导致部分节点失效,降低物联网的使用寿命。为解决这一问题,提出认知物联网中继传感节点最小功耗布置方法。根据中继节点结构特征、有向加权图,建立数据传输功耗的数学模型;以最小功耗布置为目的,制定数据流向、通信容量、数据最大传输次数的约束条件,阻止中继节点逆向传输,使节点满足通信容量范围的同时,避免出现逐条传输数据的事件;引入贪婪算法布置中继传感节点,实现中继传感节点最小功耗布置。仿真结果表明,所提方法的中继传感节点布置最大功耗为17.58 J;在传感节点分布密度为370个/m^(3)时,中继节点布置数量为126个;在11.9 s内即可完成150个中继节点的布置。

部分包覆钢-混凝土组合梁柱节点抗震性能试验研究

为研究不同连接构造的部分包覆钢-混凝土组合梁柱节点(PEC梁柱节点)的抗震性能,对2个PEC梁柱节点试件进行了拟静力加载试验,研究了低周往复荷载作用下PEC梁柱节点试件的破坏现象、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力和刚度退化等抗震性能。结果表明:强轴连接PEC梁柱节点的滞回曲线呈梭形和弓形,在达到极限承载力后仍能保持一定的延性和耗能能力;弱轴连接PEC梁柱节点牛腿与梁间的焊缝处发生破坏,未展现出预期的耗能能力,PEC梁仍在弹塑性状态,没有达到极限状态;PEC梁柱节点核心区混凝土替换为加劲肋板后,试件仍具有较好的承载力、延性和耗能能力,刚度退化规律无明显变化,且强轴连接节点与弱轴连接节点刚度变化规律基本一致;PEC柱牛腿设计过短会导致焊缝连接处断裂,试件延性和耗能能力得不到发挥,剩余刚度较大。

融合二连通模体结构信息的节点分类算法

节点表示学习将图结构数据信息编码到低维的潜在空间中,在节点分类、聚类、链路预测等机器学习任务中被广泛应用。在复杂网络中,节点与节点之间不仅存在直接相连的低阶结构,也存在以特殊连接模式形成的高阶结构,称为模体。提出一种融合二连通模体结构信息的节点分类算法(FMI),利用节点间高阶二连通模体信息学习节点表示,完成节点分类任务。首先,统计网络中的二连通模体,利用其中信息提出一个节点重要性的度量指标——模体比值。根据模体比值计算采样概率进行邻域采样;构造一个带权辅助图以融合网络节点连接的低阶关系与高阶关系,对节点进行加权邻域聚合以得到节点表示。在5个数据集Cora、Citeseer、Pubmed、Wiki和DBLP上执行节点分类任务,与5种经典基准算法进行对比,所提算法FMI在准确度和F1-分数等指标上表现良好。

新型分层装配式节点钢框架地震易损性分析

为提高装配式钢框架的装配效率,结合节点抗震性能要求,提出一种新型全螺栓分层装配式节点。对新型和传统两类节点进行抗震性能试验研究,并把节点参数引入整体框架模型中,采用SAP2000建立两类框架模型并进行增量动力分析。考虑基于层间位移角的单参数损伤模型和基于变形与累积耗能的双参数损伤模型,定义结构性能水准限值并划分破坏等级,对结构进行地震易损性分析。结果表明:在单、双参数损伤指标下,新型节点框架的易损性曲线都包络于传统节点钢框架的易损性曲线内,且新型节点框架的抗倒塌储备系数更大,说明采用新型节点能降低结构在各破坏状态下的失效概率,提高框架的抗倒塌能力;在LS1、LS2极限状态下结构基于单参数损伤指标的峰值加速度中位值比基于双参数损伤指标下的峰值加速度中位值小,在LS3、LS4极限状态下则相反,说明累积耗能对结构抗震性能评估影响明显,结合双参数损伤指标能更好地预测结构的损伤程度;新型节点框架在单、双参数损伤模型下的倒塌储备系数均高于传统框架,说明新型框架的抗倒塌储备能力更高,有利于结构抗震。

基于多查询的社交网络关键节点挖掘算法

关键节点挖掘是复杂网络领域的研究重点和热点。针对社交网络中关键嫌疑人挖掘问题,提出基于多查询的社交网络关键节点挖掘算法。该算法将已知嫌疑人作为查询节点,提取其所在的局部拓扑结构,并计算局部拓扑结构中非查询节点的关键程度,从中选择关键程度较高的节点进行推荐。针对现有方法中关键节点计算复杂度高、已知查询节点信息难以有效利用的问题,提出一个两阶段的基于多查询的社交网络关键节点挖掘算法,整合多查询节点的局部拓扑信息和全局节点聚合特征信息,将计算范围从全局缩减到局部,进而对相关节点的关键程度进行量化。具体而言,利用带重启策略的随机游走算法获得多个查询节点的局部拓扑结构;为了得到节点的嵌入向量,基于graphsage模型构建一种无监督的图神经网络模型,该模型结合节点的自身特征和邻居聚合特征来生成嵌入向量,从而为算法框架的相似度计算提供信息输入。基于与查询节点特征的相似性,衡量局部拓扑中节点的关键程度。实验结果显示,所提算法在时间效率和结果有效性方面均优于传统关键节点挖掘算法。

基于组合加权k近邻分类的无线传感网络节点复制攻击检测方法

无线传感网络节点体积小,隐蔽性强,节点复制攻击检测的难度较大,为此提出一种基于组合加权k近邻分类的无线传感网络节点复制攻击检测方法。通过信标节点的空间位置数据与相距跳数得出各节点之间的相似程度,结合高斯径向基核函数求解未知节点的横轴、纵轴的空间坐标,确定各网络节点的空间位置;根据网络节点的属性特征与投票机制建立节点复制攻击模型,凭借组合加权k近邻分类法划分节点类型,并将结果传送至簇头节点,由簇头节点做出最后的仲裁,识别出节点复制攻击行为。仿真结果表明,所提方法的节点复制攻击检测率最大值为99.5%,最小值为97.9%,对节点复制攻击检测的耗时为5.41 s,通信开销数据包数量最大值为209个,最小值为81个。

物联网环境下复杂光纤通信传输网络节点调度

为了解决物联网环境下,光纤通信传输网络节点能耗高、调度效率低的问题,提出一种物联网环境下复杂光纤通信传输网络节点调度方法。在物联网环境下,分析光纤通信传输网络节点的分布情况,根据动态联盟理论,以最快调度速度和最小投资为目标,构建复杂光纤通信传输网络节点调度模型。通过蚁群和粒子群算法相结合的融合算法展开全部搜索,获取最佳调度方案,实现光纤通信传输网络节点调度。实验结果表明,所提方法的节点平均能耗在6.0 mJ以下,LBF值始终高于0.20,且节点调度耗时始终低于200 ms,具有良好的调度效果。

单边螺栓T型钢连接梁柱节点地震损伤性能评估

随着装配式钢结构在建筑工程领域的应用日益广泛,单边螺栓连接作为一种高效、便捷的连接方式,逐渐受到业界的青睐。H型钢梁、方钢管柱通过T型钢连接件和单边螺栓连接技术形成新型装配式钢框架结构,梁柱节点作为整个框架体系的核心,其抗震性能对整体结构的影响至关重要。为评估单边螺栓T型钢连接梁柱节点在地震过程中的损伤情况,开展了4种不同刚度单边螺栓T型钢连接梁柱节点的拟静力试验。通过试验,获得了单边螺栓T型钢连接梁柱节点的破坏模式、滞回性能和初始转动刚度,分析了不同刚度的T型钢连接件对梁柱节点的破坏模式、抗弯承载能力和转动刚度退化的影响。采用考虑残余变形累积损伤修正的Park-Ang损伤指数模型研究了试验中节点的损伤演化规律,结果表明:所提出的地震损伤模型能够较好地反映单边螺栓T型钢连接梁柱节点的损伤演化过程与破坏程度,为该类梁柱连接节点的优化设计和安全评估提供了理论依据和实践经验。