摘要：受硬件平台算力以及存储资源的限制,利用嵌入式系统实现节能且高效的卷积神经网络(CNN)仍然是硬件设计人员面临的主要挑战。基于此,本文提出一种使用现场可编程门阵列片上系统(SoC)实现的异构嵌入式系统的完整设计。该设计采用了一种可级联的输入复用结构,同时在单个DSP中执行两个独立的乘法累加操作,在减少外部存储器的访问、提升系统效率的同时降低了功耗,相较于其他方案,其功率效率提升38.7%以上。该设计(框架)最终被成功部署于低成本设备上的大规模CNN网络,极大提升了网络模型的功率效率,基于ZYNQ XC7Z045设备上实现的功率效率甚至可达102 Gops/W。此外,当利用该框架进行VGG-16模型推断卷积层时,帧率可达10.9 fps,充分表明该设计在功率受限的环境中可以有效加速卷积神经网络的推理。

摘要：随着航天相机任务的增加、功能的增强、集成化及复杂程度越来越高,应用系统对相机控制器提出了更高的长期在轨自治性和可靠性要求。本文以某实际项目应用为背景提出了一种以TSC695F为核心处理器的新型高可靠航天相机控制器在轨软件重注指令序列设计方法和引导程序接收、缓存、校验以及存储重注数据的处理流程,最后结合相机控制器软件重注专用检测模块验证了该软件重注方法设计的正确性,并给出了地面生成上注数据包的参考代码。

摘要：综述了著名的新一代极限性能高分辨小卫星Pleiades,说明了该卫星的技术特点,同时给出了其关键技术指标,并且有针对性地剖析了Pleiades在多星组网轨道设计、一体化超分辨焦平面设计、一体化综合电子学设计及敏捷姿态控制系统设计等方面所采用的先进技术和设计理念。在此基础上,提出了适应我国国情的小卫星新技术发展方向,包括CMOS TDI模式成像技术、高动态范围视频成像技术、基于可重构模块的柔性化集成技术、基于软件总线的星载软件设计技术以及星载一体化设计技术等,为今后我国研发具有更高的地面分辨率、在轨成像效率和成像质量的新一代高性能小卫星提供了新的思路。

摘要：小型化相机是支持低成本微型飞行器或微小卫星对地观测等多项应用的关键设备,由此提出了一种高分辨率大面阵的小型化成像系统。首先预估了该成像系统用于目标观测的像元分辨率和幅宽。然后阐述了该系统的电子学方案,对其中的关键芯片OV14825的工作原理进行了介绍,并分析了基于FPGA的串行差分数据接收转发的软件设计。最后基于设计的相机样机开展了成像实验,在13m成像距离条件下获取图像分辨率优于0.5mm,而且图像细节丰富,层次分明,证明该方案切实可行。高分辨率大面阵微型相机具有很好的应用价值。

摘要：针对传统遥感图像地面目标识别系统图像获取周期长,信息实时性差等问题,设计星载目标快速识别系统,用于卫星在轨快速识别,提出改进的基于快速视网膜关键点(FREAK)的特征匹配识别算法,解决遥感图像数据量大、背景复杂的问题。介绍了星载目标快速识别系统的工作原理,提出简化的FREAK特征提取模型,将原有算法的七层模型减少为四层,用于快速提取出遥感图像中目标特征;利用二进制量化空间将高维特征数据量化为二维数据,提高算法的准确度;最后通过匹配,快速识别出遥感目标。实验结果表明,识别算法的准确度平均提高2.3%,识别用时缩短约27.8%,满足遥感卫星在轨目标快速识别的要求。

摘要：设计了永磁同步电机直驱的控制力矩陀螺(CMG)框架伺服系统,并提出积分反馈自抗扰控制(ADRC)伺服跟踪算法用于实时跟踪CMG操纵律输出的框架角速度指令。首先,采用电机轴电流id=0的矢量控制策略建立了CMG框架伺服系统的数学模型;然后,分析摩擦力矩和齿槽力矩对CMG框架伺服系统性能的影响,并在Matlab中搭建速度环采用ADRC的框架伺服仿真系统;最后,对框架伺服系统的速度环分别采用模糊PI、ADRC、积分反馈ADRC算法进行实验。实验结果表明:采用积分反馈ADRC算法跟踪0.1～2.0rad/s时,稳态精度为0.005～0.012rad/s;跟踪0.0～0.1rad/s时,稳态精度为0.001～0.005rad/s,临界爬行速度为0.003rad/s;跟踪2sin(t)rad/s速度曲线时,幅值误差为0.55%,相位滞后0.09978rad。结果满足CMG框架伺服系统精度高、鲁棒性强的要求。

摘要：实时荧光定量聚合酶链式反应是新型冠状病毒COVID-19快速检测的重要手段,病毒样本经过一系列复杂的化学反应处理后通过RT-qPCR温控系统得到检测结果,RT-qPCR温控仪实际就是一台精准的测温、控温仪和光谱检测设备。采用ARM处理器+H桥驱动器+帕尔贴的设计架构,通过归一化PID算法解决温度的快速升降问题,从而构建低成本、小型化的温控系统。该系统可以根据不同的温度设定和荧光剂选择适用其他病毒的核酸检测,整体控温指标可以达到升温速度不小于15℃/s、降温速度不小于8℃/s、温度精度0.1℃以内、升降温过冲小于4℃,稳定时间3 s。

摘要：为了满足卫星星间激光通信粗跟踪系统高的动态性能和稳态性能,针对普通PID控制存在阶跃响应超调量大、调节时间过长等问题,以永磁同步电动机为控制对象建立粗跟踪系统的三环控制模型,并进行matlab仿真分析。在普通PI控制的基础上提出一种自适应增益控制,为跟踪系统缩短调节时间改善超调等动态性能提供新的方法,在基于FPGA主控单元的控制下。地面实验表明,在187.25μrad(500码)阶跃信号的激励下,改进的自适应增益控制策略较普通PI控制,超调量由35.8%下降到10%,调节时间由100 ms缩短到70 ms,稳态精度保持在±2.247μrad(3码),控制性能得到了显著改善。在轨工况下,自适应增益控制策略能够实现星间激光通信跟踪转台的高精度控制,同时对其他高精度伺服系统设计具有借鉴意义。

摘要：针对传统中值滤波算法比较运算量大、处理效率低、无法满足实时性的问题,以中值滤波原理为基础,对滤波排序算法和实现方案进行了研究,提出了一种基于System Generator的快速中值滤波算法。该算法通过两次行、列排序将3×3窗口中9个像素取中值简化为3个像素的排序运算,使得单窗口查找中值的比较次数由传统排序算法的36次最少降到了14次。结合System Generator系统建模工具,将处理速度提升到传统方法的近六倍,达到了快速抑制噪声的目的,满足了图像实时处理的要求。

摘要：随着SRAM型FPGA在航天领域中的不断应用,空间环境下单粒子翻转(single event upsets,SEU)问题不断涌现。为了加强航天电子产品在轨的可靠性与安全性,介绍了一种基于Xilinx公司Vertix-II系列FPGA的容错性设计,该设计深入研究了动态刷新(Scrubbing)原理,利用反熔丝型FPGA作为控制器实现了对SRAM型FPGA的配置数据进行ms级的周期刷新,并对2种FPGA加入了三模冗余(triple modular redundancy,TMR)及回读比较重加载方法,设计兼顾了系统重构、冗余处理和故障恢复,效果良好。实验结果表明刷新周期仅为131.2ms,远大于空间单粒子翻转率,能有效地抑制单粒子翻转效应的影响。