摘要：为了满足特定场景下激光无线传能的大功率应用需求,提升系统接收效率,研制了一套方形均匀光斑照明、高接收占空比的大功率激光无线传能系统。发射端采用两台高功率808 nm半导体激光器,实现1700 W激光输出并耦合进入方芯光纤,利用方芯光纤对激光进行匀化,在其输出端面形成均匀光斑,设计了投影光学系统将方芯光纤出射端面放大并照射在形状匹配的420 mm×420 mm光电池板上;接收端将1020片GaAs光电池分别与聚焦透镜集成封装以提升光敏面占空比。经试验测试,当入射激光功率1700 W时,电子负载端接收电功率461 W,接收端整体光电转换效率27.1%。结果表明:该激光无线传能系统为特定环境下大功率负载无线供电提供了解决方案。

摘要：星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)在轨成像技术是灾害检测、军事侦察等高时效遥感应用场景的关键手段,以现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)+数字信号处理器(Digital Signal Processing/Processor,DSP)为处理核心是一种搭建星载SAR在轨成像系统的典型方案,在异构算力、能效比、灵活度等方面综合评价良好。但现有的FPGA+DSP系统在算法支持、大粒度处理、片上并行加速、复杂矩阵转置方面仍研究不足,成像性能仍然有较大提升空间。本文对支持大斜视、高分辨成像的非线性调频变标算法(Nonlinear Chirp Scaling Algorithm,NCS)算法进行分析,根据运算复杂度和类型将算法划分为主流程和辅助路程,以此为依据提出NCS算法在FPGA+DSP系统中的异构映射方案;针对多通道快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)处理后数据存储形式发生变换、难以流水处理的问题,提出基于时频抽取切换的多通道FFT协同处理方法,保证多通道FFT处理高效进行;针对不同粒度、不同并行度场景下转置需求复杂多变的问题,提出基于X-直接存储器访问(X-Direct Memory Access,XDMA)+片上分割转置的通用交叉转置方案。本文采用2片VX690T FPGA和2片FT6678 DSP为核心处理器研制了星载SAR成像板卡,实现了提出的系统设计方案。同时,本文搭建了基于模拟源+地检的验证环境,对条带/扫描/聚束/滑聚/TOPS模式的仿真点阵数据和条带/滑聚模式的实测数据进行处理。点阵数据的二维峰值旁瓣比约为-13.2 dB,二维积分旁瓣比约为-10.1 dB,成像质量良好;以条带模式为例,图像尺寸为32K×16K,基于NCS算法的平均成像时间为7.81 s,成像速度较现有方案大幅提升。

摘要：针对小行星探测器高精度自主视觉定位问题,提出了一种融合轨道动力学的深空探测器自主视觉定位方法,能修正视觉视觉定位与地图构建算法(simultaneous localization and mapping,SLAM)的定位误差。该方法通过融合轨道动力学的轨道改进技术,能够在缺乏表面先验信息、无人工手动标记的场景下,实现探测器的高精度视觉导航,并建立小行星表面稠密三维模型。首先,基于视觉同时定位和建图方法(VSLAM)提取小行星表面特征,通过因子图优化算法估计探测器位姿,设计回环检测提高定位精度;其次,重构行星表面三维模型,实现基于多面体法的行星不规则引力场建模;最后,提出了一种基于轨道动力学的伪相对运动轨道优化算法,将其作为物理约束修正视觉定位累积误差,分析反演视觉初始定轨误差在轨道动力学中的传播过程,实现修正视觉定位累积误差,改善初始定位结果。仿真实验结果表明,融合轨道动力学可以有效提升小行星探测视觉定位的精度,从而实现高精度导航,为深空探测技术的未来发展提供参考借鉴。

摘要：为解决现有在轨服务卫星地面应用系统瀑布式软件开发模型灵活性差,难以适应用户需求变化等不足,通过利用敏捷开发模型的思路,设计了一种迭代式在轨服务卫星地面应用系统软件开发方法,将用户纳入到软件开发过程中,在各个研制阶段持续与用户进行需求迭代,完成业务软件的功能升级。结果表明:该方法可提升业务软件功能与用户需求的匹配程度,并为后续在轨服务卫星地面应用系统的建设提供参考。

摘要：随着人工智能的发展,边缘端设备对智能图像处理的需求急剧增加。目前边缘端设备主要面临能量受限、吞吐率较低等问题。无人机在侦察过程中,根据任务要求需进行复杂的地形分析、物体识别和环境监测等任务,这些任务常常会给设备带来严重的功耗问题,并且严重影响无人机的飞行时间。针对上述问题,提出一种基于卷积神经网络的逐级唤醒存内计算控制器设计方案,控制器内部能够完成分类型网络的前向推理,可根据分类结果唤醒对应的边缘端设备。控制器的模拟部分采用存算一体计算模式,数字部分采用分块的处理方式,在运行过程中可将空闲模块休眠,以降低系统的整体功耗。此外,控制器内部还集成了级联接口,可以将复杂任务分解为多个层级的子任务,并将其部署到级联的控制器上,从而实现多级唤醒,使系统具备提前输出的潜力。实验采用ResNet-14作为神经网络模型,数据集采用CIFAR-10数据集。实验结果表明,在10 MHz的时钟频率下,基于卷积神经网络的逐级唤醒存内计算控制器可以实现60帧/s的检测帧率,并且分类精度达到84.61%,验证了该架构在能量受限应用场景下的可行性和高效性。

摘要：传统星上系统开发与研制通常是基于特定的专用宇航器件,这使得其开发周期长且可移植性较差。针对该问题,提出了一种基于Xilinx ZYNQ UltraScale+平台的ARM+可编程逻辑的解决方案。该方案用Vivado配置FPGA硬件架构,采用SDK(Software Development Kit)配置ARM实现两者数据交互。在整个系统设计中,通过集成在芯片内部的高速串行收发器和Aurora协议作为载体进行高速片间传输;采用自定义帧协议保证传输可靠性及安全性;采用AXI-Stream接口使其具有各类算法即插即用的灵活性;最后为验证本系统可以支持各类算法进行星上实时图像处理,通过在逻辑侧添加Sobel边缘检测算法进行验证。测试结果表明该系统图像数据传输无误码,星上串行高速传输速率较高,系统总体传输延时较低,且系统具有较强的算法通用性。

摘要：为降低传统的波导缝隙阵列平板天线加工难度,提高环境适应性,分析了波导终端间隙结构对辐射波导输入阻抗的影响,提出了一种终端间隙结构的波导缝隙阵列平板天线,并给出了设计方法及22×4阵元Ka波段阵列的仿真结果。仿真结果表明:终端间隙尺寸较小时,终端间隙结构的波导缝隙阵列天线与传统的波导缝隙阵列天线性能基本一致;终端间隙结构的阵列在生产加工、环境适应性方面,具有较好的优势。

摘要：针对多机协同对抗过程中的编批问题,设计了一种基于改进自组织迭代聚类的多机协同编批方法.该方法解决了传统自组织迭代聚类算法中人工参数设置不便利不直观的问题,能够在给定少数直观超参数条件下,使多机自主调整聚类过程中所涉及的参数,最终迭代出合理的编批结果.首先对高维多机态势信息进行标准化和主成分分析处理,从而确认新的向量空间;然后引入密度聚类中的邻域密度判别思想对传统自组织迭代聚类方法的合并和分裂操作进行改进,优化并减少了传统方法进行分裂和合并操作所涉及的人工参数,提升了执行编批聚类任务的智能自主性;最后选取算法评价指标,使用所提算法以及传统算法对多个人工合成数据以及实际想定场景进行聚类测试并对测试结果进行评价.人工合成数据仿真表明改进自组织迭代聚类算法在优化聚类过程中的人工参数后仍与原始算法表现出相当的性能,实际想定场景的编批结果进一步说明了改进自组织迭代聚类算法在具体应用场景中的有效性以及在未来实际场景中的实用性.

摘要：针对雷达在外场低空测量目标过程中受到的多路径效应问题,提出基于吸收阵元装置对多路径效应进行抑制的方法。对雷达工作时的电磁波发射和接收过程进行分析,引入3具有较高吸波效率的吸收阵元装置,并合理设计装置参数。结合飞行目标理论方程,建立吸收阵元布设模型,形成能够覆盖低空飞行目标全弹道的连续抑制区域。试验表明该方法可改善外场测量设备的使用环境,有效抑制雷达在静态校准与低空动态目标测量中的多路径效应。

摘要：在机场区域内,新能源特种车辆充电具有很大的随机性,且不同种类特种车辆充电情况各不相同,造成飞行区内各充电桩利用率相差过大,影响机场配电网的健康运行。针对上述现象,设计了十一车型两阶段特种车辆协同充电调度策略。第一阶段通过分析不同车辆对航班的保障流程,以同一车辆对相邻航班保障起始时间差值最小为目标,生成存在充电需求的车辆序列。第二阶段以减小飞行区各区充电桩时间利用率方差和车辆充电排队时间为目标,在上一阶段车辆序列基础上采用改进的自适应变异粒子群算法进行模型求解,并以国内某枢纽机场的实际车辆充电数据进行对比验证。实验表明,采用该算法后,车辆充电时的等待时间降低了93.5%、飞行区充电桩时间利用率的整体方差下降了88.7%,达到了均衡使用充电桩的目标。