摘要：为满足海量空间科学数据对高速存储的需求,设计一种星载同步NAND FLASH存储控制器。通过对星载存储系统吞吐率影响因素的分析,提出采用具有同步数据接口的NAND FLASH存储器件、在存储阵列之间引入八级流水操作、对NAND FLASH数据总线进行并行扩展的设计方案,对存储控制器的软硬件进行设计。实验结果表明,该设计能够有效提升星载存储系统的吞吐率,设计中的功能模块化及接口标准化有利于系统进一步灵活扩展。

摘要：为满足航天星载存储系统进一步提高数据传输速率和系统可靠性,降低定制成本等需求,设计了一款基于国产宇航级可编程逻辑门阵列(field programmable gata array,FPGA)的Nor Flash控制器。该控制器针对Nor Flash编程和擦除操作速度较慢等问题,采用了解锁省略策略与增设写入缓冲器编程算法协同优化提高Nor Flash控制指令效率。控制器通过Verilog HDL语言编写有限状态机实现,modelsim仿真结果表明,控制器运作正常。同时,利用ER2C-3000型国产FPGA评估板搭建片上系统(system on a chip,SoC)进行了控制器优化算法验证,在设置工程的系统时钟为10 MHz和连续写入16个字/32字节操作条件下,设计比标准编程算法速度提升约3.5倍,比硬件解锁单字编程算法速度提升约2倍。为进一步提高国产星载SoC存储系统运转效率提供了新的思路。

摘要：在航天工程中,面对任务的不同需求,使用的CAN总线通信协议往往是有针对性的,这使得任务之间难以通用,造成了协调工作的困难。为解决这一问题,提出以EDS为核心内容的CAN总线即插即用解决方案,包括EDS格式、握手协议、主从节点、汇聚层和EDS工具链的设计等内容。EDS的设计分为握手EDS和通信EDS,允许对入网节点的消息格式和内容进行个性化描述。主节点的设计内容主要是消息编排算法,根据EDS完成总线通信的构建,实现对新加入节点的自动识别和正常通信。汇聚层的设计旨在进行异构子网之间的协议同构。EDS工具链的设计能方便CAN总线即插即用解决方案在实际项目中的推广和应用。

摘要：为解决目前星载固态存储系统通用性差的问题,采用标准片上总线(APB总线)架构以及引入参数配置层的方法,设计了一种通用星载固态存储控制器.该设计可支持不同FLASH芯片厂家、不同FLASH芯片容量,以及不同叠装构型的NAND型FLASH存储阵列,从而实现一套代码可适应多种工程任务需求,可有效降低开发成本、缩短开发流程、提高开发效率.方案支持FLASH读写、擦除、复位等功能,并具备坏块管理机制,可以有效地增强系统的稳定性和提高存储效率.实验结果表明,系统支持最大写入速率达到100 Mbps、容量可达256 Gbit,并能够适配不同FLASH芯片构型以及兼容主流的宇航级FLASH芯片.

摘要：针对多无人机执行编队飞行任务过程中在时间、空间、姿态多维度协同配合的问题,提出了一致性算法和领航跟随法相结合的无人机编队控制方法。基于领航跟随法将无人机分为领航机和跟随机,领航机和跟随机共同组成无人机编队。在此基础上设计了无人机运动学模型和基于一致性算法的编队控制器。实现了无人机编队飞行控制系统,控制多无人机执行协同探测编队飞行任务。最后,使用三台无人机开展飞行实验,验证了该编队飞行控制方法的有效性,为使用无人机模拟卫星来测试星载有效载荷设备提供了支持。

摘要：针对SpaceFibre星载数据网络中超高速数据交换的应用需求,提出低延时可重构SpaceFibre路由器设计方案。采用多模式包头识别状态机,支持完整的路由器功能;利用并行映射,降低映射延时;通过可重构混合机制仲裁器,提高仲裁方式的灵活性,缩短仲裁延时。在型号为XC7Z100FFG900-2的FPGA上对该方案进行实现,实验结果表明,该路由器功能完备,最大工作频率为240.96MHz,占用寄存器和查找表资源分别为0.5%和2.02%。

摘要：针对地面云平台移植到太空中会由于单粒子效应频繁导致其可靠性严重下降的问题,结合具体型号任务,针对K8s云平台研究基于三模冗余的任务容错方案。针对星载计算机功耗受限的问题,在综合考虑功耗和任务实时性的基础上,设计实现2种分别基于传统三模冗余和时间三模冗余的冗余方案;针对核心级别的故障恢复需求和单个卫星搭载节点较少的特点,通过修改K8s源码,实现核心分配功能。相关实验结果表明,该容错机制能有效容忍单粒子翻转导致的错误,支持核心级别的错误恢复和利用核级冗余支持任务容错,同时,具有较小的性能开销。

摘要：为提升在资源、功耗受限的嵌入式平台上运行的深度卷积网络算法的速度和能效,提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的卷积并行加速方案。利用卷积层与批归一化(batch normalization,BN)层融合减少计算复杂度;利用数据分片减少片上存储消耗;利用数据复用、并行计算提升运算速度,减少系统硬件开销;利用设计空间探索找到最符合硬件资源约束的计算并行度。实验结果表明,在100 MHz的工作频率下,加速器的峰值计算性能可以达到52.56 GFLOPS,性能是CPU的4.1倍,能耗仅为GPU的9.9%,与其它FPGA方案相比综合性能有一定的提升。

摘要：符号定时同步是正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)系统中最为关键的同步之一。针对现有的基于数据辅助类的同步算法中帧头存在持续时间长、抗噪声性能差和对载波频偏敏感等问题,提出了一种可变长度的同步帧结构,采用滑动差分相关算法完成符号定时同步。仿真结果表明,提出的同步帧结构持续时间短于一个OFDM符号周期,并且训练序列长度可以通过估算信噪比大小而灵活控制。同时,所提算法在归一化载波频偏为12(远远超过晶振的误差范围±10-5)的情况下正常工作;在高斯白噪声和多径衰落信道中都有较好的性能,且其流水线结构易于硬件实现。

摘要：电子设备结构结合面中的频变法向接触刚度对其内部的电路板动力学特性影响较大,为了探究电子设备不同结合面上法向接触刚度对设备内部电路板的影响以及频变法向接触刚度的有限元建模方法,采用试验与仿真结合的方法开展了研究。首先,为了对结构中不同结合面法向接触刚度对电子设备的影响进行研究,设计了4种不同接触状态的工况,并对每种工况下的电子设备进行相同激励条件的频响试验;然后在电子设备的有限元分析中考虑法向接触刚度,针对不同接触工况采用BUSH单元对法向接触刚度进行建模,并根据试验结果对BUSH单元进行随频率变化的变刚度设置。试验结果验证了电子设备结构中的法向接触刚度对电子设备的振动响应具有明显影响;之后,通过在仿真分析中考虑法向接触刚度以及接触刚度的频变特性,实现了仿真分析结果与试验结果较好的吻合。