摘要：针对在扩展有限状态机(extended finite state machine,EFSM)模型上测试序列集生成效率低、规模大等问题,提出了一种面向全迁移的小规模测试序列集生成方法。该方法基于改进的自适应多种群遗传算法(improved adaptive multi-population genetic algorithm,IAMGA)。首先,利用迁移覆盖增益设计适应度函数,使每次生成的可行迁移路径均能产生迁移覆盖增益;然后,根据个体的可行迁移划分子种群,并在子种群内使用轮盘赌算法进行选择,克服了“早熟”问题,提高了全迁移覆盖的成功率;再利用种群的平均路径通过率自适应地调整交叉和变异概率,加快了收敛速度;最后,通过倒序遍历测试序列集去除冗余序列,进一步压缩了测试序列集规模。实验结果表明,与面向单迁移的测试序列生成方法相比,本文所提出的测试序列生成方法面向全迁移,仅一次就能以90%以上的成功率生成满足全迁移覆盖的测试序列集;与传统的遗传算法相比,IAMGA算法生成的测试序列集的平均规模减少了50%,平均迭代次数也减少了20%。本文提出的测试序列集生成方法可有效提高EFSM测试序列集生成的效率和质量。

摘要：由于深度卷积网络的参数量及计算量过大,多尺度目标检测网络难以快速高精度地部署在许多资源及功耗受限的平台上。为解决此问题,本文基于Python productivity for ZYNQ(PYNQ)框架实现了无预选框检测模型CTiny的IP核设计及异构系统架构部署。首先,提出在卷积核中分段量化整体缩放系数的方式,使得预训练的高精度算法低损地部署于可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)上;其次,基于PYNQ框架实现了CTiny模型的系统搭建,包含ResNet主干网络、反卷积网络和分支检测网络;最后,将图片预处理及后处理等耗时计算从串行的ARM端移入并行的FPGA中,进一步缩减了总处理时长。实验结果表明:在PYNQ-Z2开发板上部署CTiny模型后,本文所提量化方式在公开光学遥感数据集NWPU VHR-10的平均检测精度达到81.60%,相较于截断量化提升了14.27%,实现了部署精简无预选框检测网络的精度低损耗的需求,且后处理的处理时长由ARM端的9.228 s缩减为了FPGA端的0.008 s,提高了检测模型的速度。

摘要：基于微型X射线闭管的X射线荧光谱仪是深空探测新一代元素就位分析技术,研制了一款微型微焦斑X射线闭管作为X射线荧光分析的激发源。设计了一种新型的单极静电聚焦透镜,仿真模拟了电子聚焦光学结构尺寸对电子束运动轨迹的影响,并对静电聚焦结构的形状和尺寸进行了优化。完成了微型一体化X射线源的加工和装调,搭建了X射线源性能测试装置。微型一体化X射线源工作电压2~50 kV、X射线强度不稳定性为0.3%、高压不稳定性为0.21%。在高压50 kV、电子电流50μA的情况下,微型一体化X射线源的总功耗5 W,焦斑尺寸177μm×451μm,可以满足深空探测行星表面物质成分原位分析需求。

摘要：针对地球静止轨道(Geostationary Satellite Orbit,GSO)卫星系统间的兼容性分析,设计了单波束和多波束GSO卫星系统间的上行及下行干扰场景,并在卫星的轨位、系统链路可用度及干扰系统地球站选址等多维度对GSO卫星系统间的干扰进行了评估,提出了不同轨位间隔条件下满足国际电信联盟干扰协调限值的干扰系统地球站最近选址的建议,细化了各维度研究上的颗粒度,在不同维度间进行横向对比,分析了GSO卫星系统在不同维度下的干扰变化特性曲线和各维度对干扰分析结果的影响程度。在系统链路可用度一定的条件下,两个卫星系统的轨位间隔>2°时,干扰数值变化缓慢;轨位间隔≤2°时,干扰数值变化较快;轨位间隔≤0.1°时,干扰数值急剧上升。以国际电信联盟实际登记的CHNSAT-81.5和INSAT-KA82.5E卫星的网络资料为例,将计算得到的GSO系统波束间的干扰噪声比、载波干扰比与Visualyse软件结果进行验证对比,结果误差保持在0.7 dB范围内,证明该方法具有有效的评估性能。

摘要：SpaceWire(SpW)路由是SpW网络的关键设备之一,采用纵横式交叉开关(crossbar switch)结构,由于SpW网络数据分组最大长度不固定,经典的滑动迭代轮询匹配(iSlip)调度算法并不适用。研究二维行波进位交换结构,提出一种多优先级分层调度的crossbar switch实现结构,为不同业务流量类型赋予不同优先级可以提高网络服务质量(QoS),采用基于仲裁反馈轮询(FBP)算法,在群组路由时具有良好输出公平性。通过向环型行波进位(CRCS)仲裁结构中插入寄存器分割组合逻辑组成流水结构降低组合延迟,提高最高系统频率,解决路由端口数量扩展的问题。使用可编程逻辑语言实现优先级数量和端口数量可配置的crossbar,CRCS结构具有资源占用少、仲裁速度快和易于扩展的特点。以4×4规模的crossbar switch为例,采用二维CRCS结构相比于线性扩展结构,仲裁逻辑单元数量节省67.3%,仲裁延迟降低约60%,在Xilinx V7系列现场可编程门阵列(FPGA)进行逻辑综合,行列各插入2级寄存器,即可满足最大规模下的SpW路由应用需求。

摘要：为满足卫星有效载荷数据传输系统高速、高可靠性的需求,提出一种基于L&R(Luise and Reggiannini)算法的高速低复杂度可重构频偏恢复实现方案。为便于算法逻辑架构实现,对算法的函数功能进行分解及模块化设计;为减少乘法器资源消耗,采用复用分解的自相关函数模块;为提高L&R算法的精度,对导频段自相关函数进行多段叠加。结果表明,高速低复杂度可重构频偏恢复实现方案解调性能损失接近为0 dB,且优化后的算法结构相比于直接结构可减少92.59%的乘法器消耗,拆分的自相关函数功能模块具有可复用性和重构性。该算法的可工作时钟速率高达370.37 MHz,在高速接收机中具有极高的应用价值。

摘要：遥感卫星图像数据量的高速增长,以及遥感卫星搭载的相机不同工作模式下产生的数据差异化处理的需求,为星间数据处理带来了巨大挑战。针对星载Gbit·s-1级高速数据收发及文件缓存等星间数据处理面临的问题,以百兆每秒级星载高速接收缓存系统为切入点,以遥感卫星数据处理的发展为依据,在分析SerDes传输原理的基础上,采用模型仿真和工程验证的方法,制定了高速串行数据链路层传输协议SSLLP(Satellite Serial Link Layer Protocol)和类文件化高速缓存的策略。在硬件设计和软件开发的基础上,最终完成了具备处理入口速率3.2 Gbit·s^(-1)并能以类文件化的方式缓存64个数据文件的星载数据处理单元的工程实现。测试结果表明,基于SSLLP的高速串行数据接收正确,缓存策略有效,系统高效可靠。该设计已在某型号任务中取得在轨验证,为星载高速串行数据处理系统提供了参考。

摘要：红外(IR)小目标检测算法具有检测率高、虚警率低、实时性好等优点在红外遥感领域有重要的应用价值。由于复杂背景下小目标对比度低和信噪比(SNR)低,传统红外小目标检测算法难以保证检测性能。在强鲁棒性的红外小目标检测网络(RISTDnet)基础上,面向更为多样的目标结构特征和更高的实时处理性能要求,提出一种增强型红外小目标检测网络(EISTDnet)与其基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)高性能并行处理的算法。EISTDnet构造了手工特征算法与卷积神经网络相结合的多尺度小目标特征提取框架,采用多级展开思路对卷积核尺寸进行归一化设计,并通过数据深度复用和多维循环并行展开有效提高推理阶段实时处理性能。实验结果表明:采用单片FPGA实现的EISTDnet能够快速实时检测复杂背景下不同大小、低信噪比的小目标,与现有5种算法相比在10^(-3)低虚警率下平均检测率提升49.5%,与RISTDnet相比,在实时处理速度提高1.33倍的优势下,对低信噪比条状小目标检测率提升29.4%,所提算法具有更好的有效性和鲁棒性。

摘要：为了解决航天工程中,信息数据格式不易修改,机构间接口协调过程复杂,跨任务难以继承使用等问题,参照空间数据系统咨询委员会(CCSDS)空间数据系统参考体系架构(RASDS)中的信息对象建模方法,以数据注入指令设计为例,开发了工具链软件。工具链基于可扩展标记语言的遥测遥控信息交换(XTCE)标准,结合具体应用场景,对指令设计需求到具体数据文件转换过程中涉及的工具进行了划分,提出了生成遥控数据对象模型的方法。按照该方法设计的工具软件实现了抽象信息对象到数据模型的转换,有序自动生成模板文件,进行了验证。结果表明:RASDS从抽象数据结构到数据模型,再到具体数据对象的描述和转化方法是可行的,可以用于指导各种信息对象和数据对象的规范化设计和工具设计。

摘要：计算层析成像光谱既有传统成像光谱仪获取目标二维空间和一维光谱“图谱合一”的能力,还具有高通量测量和免扫描特性,在光谱成像领域拥有广泛应用场景并得到大量研究。根据中心切片定理,计算层析成像光谱仪性能主要受焦平面阵列探测器(FPA)和二维色散元件的性能制约,以往研究主要在改进二维色散元件设计以增加衍射级次和投影角度以提高精确重建光谱所需的采样量。从FPA二维色散投影测量入手,提出并行压缩感知理论和计算层析成像光谱结合的方法,构建并行压缩感知计算层析成像光谱模型,利用低分辨FPA实现更高分辨率的色散投影测量,最终实现高于传统计算层析直接测量的性能水平。该研究为验证该成像光谱模型的正确性与可行性,先选用高光谱数据集对色散投影直接测量模型进行了三光谱立方体到二维色散投影和并行压缩感知测量模型重建的仿真实验,在仿真结果正确的前提下使用连续谱激光器和反射式数字微镜进行了相应的光学系统实验,完成了投影矩阵的逐点精确标定,并提出提高标定效率的并行标定方法,将标定时间降低到单点标定的四分之一。结果显示并行压缩感知计算层析成像光谱可以获得更高的光谱重建质量,能获得高于FPA自身性能的高分辨光谱投影并大幅提高光谱重建质量,验证了所提并行压缩感知计算层析成像光谱的正确性与可行性。