基于SoC的“微型核”星载电子系统设计

为检验"微型核"航天器设计平台的功能,对星载电子系统进行优化设计.采用主流的SoC设计方法,通过功能模块化映射将ARM7内核,C8051单片机、RFIC射频模块等单元模块集合为一体,借助软件设计平台,形成了具有丰富I/O接口,高处理速度的星载电子系统原理样机.在与哈尔滨工业大学TS-1星载计算机的功能对比中,"微型核"星载电子系统出色的完成了星务管理、数据采集传输,姿态轨道控制等多种任务,控制精度满足任务要求.结果表明基于SoC的星载电子系统有能力替代现有的星载计算机成为未来微型航天器的核心.     

小卫星星载计算机及其外围设备的管理

在现代小卫星通用平台的设计中，由于功能及计算量的增加，使得对星载计算机及其外围设备的管理成为制约系统性能和可靠性的瓶颈。针对这一问题，以某小卫星为例，讨论了现代小卫星星务管理软件对星载计算机及其外围设备的管理方法和技术。通过引入实时多任务嵌入式操作系统，设计以多任务并行运行为主要特征的星务管理软件体系结构，把外设划分为二级三类，通过调度任务对与不同外设相对应的任务进行调度，并裁剪PSOS实时多任务操作系统，提高代码利用率，缩短了系统的运行周期，提高了系统控制精度和可靠性。     

可重构技术的航天应用与星载计算机设计

针对微小型航天器星载计算机设计中存在的功能、性能与可靠性之间的矛盾,提出将可重构计算技术应用于航天领域,进行可重构星载计算机的设计.通过对可重构计算技术航天应用现状分析,从体系结构、功能、可靠性等方面进行微小卫星可重构星载计算机的研究与设计,并分析采用硬件编程实现重构配置算法的系统性能.构建基于可重构星载计算机和dSPACE仿真计算机的闭合回路仿真平台,进行上述设计的验证工作.实验表明,可重构星载计算机能够完成正常控制工作,在500 ms的控制周期下,稳态下姿态角速度的精度可达0.05°/s,通过实现对日定向与对地定向2种模式之间的切换,得到切换时间为520±40 ms,能够满足卫星对星载计算机的切换要求.     

基于ARM处理器的星载计算机系统研究

为提高小卫星的数据处理能力,研究了具有双机容错结构的新型星载计算机系统,其数据处理模块的核心采用具有32位的RISC ARM处理器. 应用容错技术实现了基于COTS器件的星载计算机硬件组成和结构,并分析了双机容错的故障处理机制和星载计算机软件组成结构. 给出的性能指标表明,在质量、体积、功耗和空间环境的约束条件下,星载计算机数据处理能力可满足小卫星飞行任务的需求.     

小卫星星务计算机可重构硬件平台的研究

为提高星务管理系统的可靠性,缩短研制周期,提出了一种可重构的星务计算机硬件平台．在硬件设计中充分利用电子设计自动化技术,通过在CPLD／FPGA上编程,设计出了星务计算机专用集成电路．可重构硬件平台能够利用功能模块复用技术,只需改变模块组的重新配置与任务调度就能满足星务计算机的动态或静态的硬件重构．可重构硬件平台可提高系统可靠性、稳定性,缩短研制周期．     

新一代星载计算机问世

由航天科技集团公司50 2所与加拿大ＩＣＣＴ公司合作研制的精简指令集星载计算机目前完成了样机研制。该机在性能方面已大大超越我国目前在研的星载计算机 ,具有国际先进水平 ,不仅能满足低地球轨道、太阳同步轨道、地球同步轨道等卫星和飞船的应用需求 ,还同时具有向火箭、飞机、舰船等领域进一步推广的可能。新一代星载计算机问世　　该星载计算机是一个长寿命、高性能、高可靠、抗辐射的星载计算机平台。它可应用于控制计算、星务管理和敏感器数据处理等方面。该计算机在运算速度、计算精度、存储器容量、通用接口等方面充分保证了其先进…     

Vxwork技术在星载计算机硬件故障模拟中的应用

星载计算机作为卫星的核心系统,其星载计算机运行的问题性直接关系到卫星的运行状态,而基于VxWorks技术的嵌入式操作系统是目前主流嵌入式操作系统,已广泛应用于车载、机载、卫星通信等领域中,它为应用程序提供了强大的故障捕捉和缺省的故障处理服务工具,并为应用程序提供可挂载的故障处理接口,本论文以VxWorks嵌入式实时操作系统捕捉的故障作为研究对象,通过函数替换和变量修改故障注入方法研究了星载计算机硬件、软件故障模拟方法与检测星载计算机的稳定性和可靠性.     

小卫星星务管理软件的设计

针对小卫星自主飞行和自主管理的要求，以某小卫星为例，介绍星务管理软件的基本功能、体系结构和系统设计。并对软件设计原则、多任务设计、数据通信、双机容错和故障诊断与处理作了较详细的讨论。充分利用多任务操作系统的能力，在体系结构上，将星务管理、姿控管理、数据通信和容错系统彩一体化设计，在不影响正常飞行任务的前提下，有效地提高系统的可靠性，较好地解决了小卫星期自主飞行和自主管理的难题。     

卫星轨道递推的GPU集成式并行加速方法

为克服传统卫星轨道模型预报方法的速度瓶颈,为实现卫星在轨自主规划变轨奠定基础,利用图形处理器(GPU)并行计算方法对多卫星轨道解算进行加速,构建了轨道预报并行计算模块,成功实现了卫星轨道预报的大幅加速.为提高低计算量时解算速度,提出了集成式GPU加速方法,将简化常规摄动模型(SGP4)解算模型整体代入核函数,计算机内存仅需与GPU进行一次调用及数据交互,大大缩短调用核函数时间,较模块化GPU加速方法在中低规模计算量时速度有明显提高.本研究于两种设备上基于统一计算设备架构(CUDA)实现了集成式加速方法并进行了加速试验,在小型嵌入式开发板NIVIDA TX2设备上可实现在5 s内进行500颗星一天时间86 400步的轨道预报,笔记本设备上GPU加速比也可达到中央处理器(CPU)的4.6倍,且加速后精度损失极低.实验结果表明:集成式加速方法适用于中低规模星数(总步数小于400万步)的并行解算任务,模块化加速方法适用于大规模星数(总步数大于400万步)的并行解算任务.     

小卫星电源管理模块的设计

小卫星在轨运行期间受重量、体积、环境等因素的限制,电源系统所携带的能源有限.为了提高能源利用率,本文提出在星务计算机中添加电源管理模块,将小卫星闲置的分系统成分置于低能耗状态的思想.给出了电源管理模块的电路和软件的具体设计方法.     

星载数据处理单元的可靠性研究

对目前比较常用的星载数据处理单元冗余模型进行了分析与比较,确定了双机冷备份结构的集中控制的一体化冗余数据处理单元系统结构,并对其可靠性进行了计算分析,概述了提高可靠性应采取的关键技术。     

某型号卫星桌面联试平台数据接口研究

对某型号卫星桌面联试平台中的数据接口设计与实现进行研究.首先,结合工程需求设计以实时仿真机和星载计算机为中心的桌面联试平台总体结构,并描述平台中各部件之间的接口关系.然后,针对平台中实时仿真机的组成、xPC Target接口编程,接口采样时间,双精度浮点数的接口编码以及CAN总线应用层协议的制定等问题进行研究.最后,通...     

一种阵列计算机输入/输出系统的设计

ＡＢＣ９５阵列是采用ＦＰＧＡ设计的多功能互连结构的计算机,多功能互连网络是指支持处理器到存储器的矩阵无冲突访问模式和增强型的处理机到处理机通讯的ＭＥＳＨ网络。ＡＢＣ９５阵列机是一种协处理机方式的ＳＩＭＤ计算机,Ｉ／Ｏ系统的设计非常重要,必须保证通用性好,易于扩展,有足够的数据传送带宽。     

Design and analysis of the reliability of on-board computer system based on Markov-model

An on-board computer system should have such advantages as light weight, small volume and low power to meet the demand of micro-satellites. This paper, based on specific characteristics of Stereo Mapping Micro-Satellite (SMMS) , describes the on-board computer system with its advantage of having centralized and distributed control in the same system and analyzes its reliability based on a Markov model in order to provide a theoretical foundation for a reliable design. The on-board computer system has been put into use in principle prototype model of Stereo Mapping Micro-Satellite and has already been debugged. All indexes meet the requirements of the design.     

A real-time fault-tolerant scheduling algorithm with low dependability cost in on-board computer system

To make the on-board computer system more dependable and real-time in a satellite, an algorithm of the fault-tolerant scheduling in the on-board computer system with high priority recovery is proposed in this paper. This algorithm can schedule the on-board fault-tolerant tasks in real time. Due to the use of dependability cost, the overhead of scheduling the fault-tolerant tasks can be reduced. The mechanism of the high priority recovery will improve the response to recovery tasks. The fault-tolerant scheduling model is presented simulation results validate the correctness and feasibility of the proposed algorithm.     

基于多核处理器的文本并行搜索技术研究

计算机大容量硬盘及大数据的海量内容导致硬盘存储的信息越来越多,这给数据挖掘、敏感信息发现等技术提出了新的挑战。针对这一问题,本文基于当前计算机普遍采用的多核CPU处理技术,研究分析了文本分割技术,对C＋＋AMP异构并行编程模型和多线程并行编程模型进行了分析比较,提出了一种基于多核处理器的并行搜索技术,以达到提高文本匹配搜索速度的目的。     

基于LabVIEW的纯电动汽车蓄电池SOC估算的实现

在纯电动汽车运行时利用数据采集模块从CAN总线接口采集数据,上传至上位机车载电脑,采用上位机的虚拟仪器分析软件LabVIEW获取汽车运行时的部分数据,并结合两种传统的SOC估算方法进行数据分析,得到有效的SOC数据,为蓄电池性能分析提供数据支持。     

基于复合控制的车载充电机谐波抑制策略

车载充电机是电动汽车重要的能量转换装置。针对车载充电机的谐波问题,分析了其谐波特性,对其整流电路进行了结构性改进,并将全控器件引入其中,提出了一种PI控制与重复控制相结合的复合控制策略。在仿真环境下,分析了单台与多台车载充电机在无谐波抑制方法下的谐波特点,再将所提出的新型复合控制策略应用于车载充电机,分析其谐波特点。仿真结果表明,所提出的复合控制策略能有效地抑制车载充电机的谐波污染。     

球形容器液压胀形计算机模拟系统的开发

针对球形容器液压胀形工艺的特殊要求开发了专用的微机版计算机模拟系统,主程序采用弹塑性非线性有限元程序,专门开发了前后处理程序。本文主要介绍了该模拟系统的前后处理程序设计。