飞行试验中军用1553B总线的实时采集技术

针对飞行试验中1553B总线的实时采集,提出了一种新型的实时采集方法,充分利用DSP的灵活性和FPGA的快速并行性,构建了一种快速定位的1553B总线数据信息的查表机制,实现将1553B总线特定的数据字从总线数据中实时挑选出来,用于飞行试验的遥测监控;详细论述了飞行试验1553B总线采集的方法与特点,阐述了1553B总线数据快速过滤的方法与实现;该方法经过实验和飞行试验验证,不仅可以实现对机载1553B总线的数据采集功能,还可以将需要的1553B总线数据字从总线上实时筛选出来,满足飞行试验的遥测监控需要。     

基于LabVIEW的多数据采集器自动监控软件设计与开发

数据采集器作为飞机训练用设备,实现对载机飞行、目标探测、电子对抗、武器控制和飞行员操控等数据的实时采集,其性能指标一直是关键的验收指标。在人力成本逐渐增大、自动化信息产业高速发展的时代下,自动测量系统成为测量测试领域的重要角色,它可实现整个实验过程的自动监控和测试数据的自动存储。为了最大限度的满足采集器的批量生产与测试,本文基于LabVIEW平台,通过1553B总线和RS422总线实现数据传输,设计多数据采集器自动监控软件。试验证明,软件操作简单、运行稳定,最多可同时对8台数据采集器进行测试。     

太阳辐射监测仪遥测信号采集系统设计

太阳辐射监测仪作为某卫星的有效载荷,在轨测量时卫星读取仪器遥测口的遥测信号并打包下传,随后解包判断SIM工作是否正常.因此遥测信号十分重要,在研制阶段的地面模拟在轨飞行环境的试验中,也需要实时采集显示遥测口的遥测信号,以分析环境变化对遥测信号的影响及规律.通过基于DSP的下位机设计和基于VC的上位机编程,实现了遥测信号的采集和实时显示,系统结构简单,图像显示实时,为环境实验阶段仪器状态的判读起到了重要作用.实验证明,系统工作稳定,满足实时采集,实时传输和实时显示的任务要求.     

基于FPGA的以太网与1553B网络接口设计

设计了一种以太网与1553B网络接口,计算机通过该网络接口可方便地实现1553B总线设备的实时监控。详细阐述了硬件设计方案及各逻辑单元的设计方法,整个设计完全采用硬件逻辑实现,将1553B总线信息的编解码、W5100控制逻辑、数据缓存逻辑集成在一片FPGA内。实验结果表明,该网络接口可以稳定地实现以太网数据帧与1553B信息字的数据交换,满足航空航天测控系统数据通信设备的要求。     

太阳辐照度监测仪主动热控测试系统设计

太阳辐照度监测仪（SIM）作为某卫星的有效载荷,每个轨道周期从背阴区到光照区环境温度变化剧烈,而太阳辐照度监测仪的精密测量需要仪器处于稳定的温度环境下。为保证仪器在轨测量时工作在正常温度下,设计了太阳辐照度监测仪主动热控测试系统。根据热分析的结论,确定仪器测温点和加热区。以单片机和FPGA为硬件平台,完成各测温点温度的采集、处理和分析,从而控制各加热区的加热状态,实现仪器在背阴面时对仪器各加热回路的主动加热控制,并通过上位机进行实时监控。实验结果表明：在主动热控系统的控制下,仪器各测温点在模拟外热流环境下能够维持在目标温度平均误差小于0．1℃水平,该系统设计能够达到维持温度稳定的效果,满足太阳辐照度监测仪主动热控的设计要求。     

基于CPCI总线的卫星和地面设备交互方法

在卫星地面测试阶段,为了解决遥测下行信道限制及数据下行延时等因素带来的星上测试数据不能实时性下传监测问题,设计了一种基于标准CPCI(Compact Peripheral Component Interconnect)总线数据传输模块实现多类型接口星上数据有线传输的应用方法。利用CPCI数据传输模块远程采集1553B(MIL-STD-1553B)总线数据和RS-422总线接口数据,完成组帧、打包并通过以太网发回地面计算机进行数据分析和处理。同时可以实现1553B接口功能远程设置,完成总线控制、监听、远置终端仿真功能,实现了卫星与地面设备定制传输和交互。同时给出了测试系统的设计方案,完成了数据传输模块的硬件设计与系统软件的工程实现。     

基于1553B和外部FLASH实现星上FPGA配置

太阳辐射监测仪作为某卫星载荷之一,其控制系统主要由DSP+FPGA组成,文章利用1553B和外部Flash实现了系统上电后自动配置FPGA;首先,利用1553B通讯芯片上传FPGA和DSP代码到外部RAM,并通过DSP烧写程序分别烧写到Flash的合理区域;系统上电后,DSP从Flash 0x0地址运行,初始化后运行FPGA配置程序,实现FPGA的动态配置;避免了FPGA跑飞后需要重新上电和归零,提高了系统的可靠性;省去了FPGA专用配置EPROM芯片,简化结构,降低了系统成本;实践证明,FPGA加载时间约2分钟,可定时加载或命令控制加载,该方法简单实用,适合星上载荷使用。     

VC++与MATLAB混合编程解析卫星下传数据包

太阳辐射监测仪(SIM)是风云三号卫星(FY3)上监测太阳辐射的载荷,在轨运行期间,仪器状态和测试数据保存在固定格式的数据源包中,数据包通过卫星的1553B总线传输到地面观测站,因此对数据包的解读和分析是判断SIM在轨状态的重要手段。本文结合VC++良好的界面编程和MATLAB强大的数据处理能力,通过MATLAB进行混合编程,实现了数据源包的解读和分析。     

基于Matlab GUI的太阳辐射定标数据处理平台设计

太阳辐射监测仪(SIM)是某卫星上监测太阳辐射的有效载荷,其地面太阳辐射定标结果是在轨数据处理的重要依据;定标中3台仪器共8个通道产生大量的数据,各通道数据的处理方法不同,为了方便大量数据的快速处理和分析,设计了基于Matlab GUI的数据处理平台,该平台面向矩阵操作,具有强大的图像绘制能力,程序修改简单,实现了多角度跟踪测量数据的快速处理和图像输出,给出了卫星在轨标定曲线及方程,在轨标定结果表明该平台工作可靠,数据处理准确。     

基于单片机的1553B总线数据交换设备设计

MIL-STD-1553B总线具有可靠性高、通信质量稳定等特点,因此在航天器电子系统中得到了非常广泛的应用;由于一套1553B总线网络中仅支持1个总线控制端和和最多31个远程终端结点,而随着应用的不断发展,航天器系统中需要接入1553B总线网络的设备大量增加,单套1553B总线已不能满足要求,需要将多套1553B总线级联以满足系统组网的要求,此外在系统对接,设备扩展等情况下也需要实现多套总线的实时连接;介绍了一种1553B总线数据交换设备的设计方案,实现两套1553B总线的连接和并网管理,总线之间数据交换能力达到32kbps。     

太阳辐射计全自动跟踪转台的设计

太阳辐照度的地面测量精度除受辐射计的测量精度影响外,还受太阳跟踪转台精度的影响;为了推广不同区域太阳辐照度的测量,实现高精度地面辐照度的长期准确测量,文中结合硅光电池跟踪结构和视日运行轨迹程序跟踪方法,设计了每天能定时开关机工作,能适应有云气候的全天候、高精度、全自动控制的太阳跟踪转台,满足了该仪器用于野外观测站应用的要求;实验证明,该转台系统误差小于1‰,运行稳定,满足太阳辐照度高精度测量的要求。     

基于图像处理的太阳光矢量倾角测量方法

为了提高在轨太阳光谱辐射的绝对定标精度,提出了太阳光矢量和太阳光谱仪主光轴夹角的测量方法。以图像处理技术为基础,构造了太阳光矢量和太阳光谱仪主光轴夹角的测量系统。入射的太阳光经在成像器件上成像,然后经过图像处理,获取了太阳光像点中心的位置,进而计算了太阳光矢量和与太阳光谱仪主光轴的倾角。实验表明测量方法是有效的,测量系统工作可靠稳定,测量精度约为0.05°。     

基于STC12CSA60S2单片机的太阳跟踪控制器设计

以STC12C5A60S2为核心,设计了一套太阳跟踪控制系统。系统通过RS4-85实现多机通信,其中主机完成主要的算法处理,从机控制步进电机执行跟踪。此外,系统设计了人机交互界面,可通过键盘控制器实现对系统的初始化及手动调整。该系统跟踪精度高,大大提高了太阳能的利用率。     

光热型电测日照计测量仿真研究

日照时数对天气监测、农业生产、能源开发等有重要作用,是地面气象观测的基本内容之一。基于热电偶测温原理,设计了一种光热型电测日照计。利用金属丝的辐射升温和热传导的基本理论,建立热电偶冷热端的温差和直接太阳辐照度的响应关系,并研究了热电偶金属丝粗细、长短比例、比热、导热系数对测量响应的影响,仿真了直接太阳辐照度恒定不变时的响应关系和太阳间断性直射的响应关系,并进行了对比试验。结果显示：金属丝粗细、长短比例、比热、导热系数均是该日照计的关键影响参数;直接太阳辐照度与热电偶冷热端温差呈良好的线性关系;光热型电测日照计的测量响应时间小于15 s,满足WMO要求。     

On the Earth's surface energy exchange determination from ERS satellite ATSR data: Part 2. Short-wave radiation

This is the second in a series of papers which discusses determination of the Earth's surface energy exchange from ERS satellite Along-Track Scanning Radiometer (ATSR) data. The paper concentrates on short-wave radiation on sea and land surfaces. In this paper, three methods were used to determine solar irradiance by using ERS ATSR-2 data. We referred to them as 'D scheme', 'T scheme' and 'O scheme'. Intercomparisons of the three schemes were carried out. The schemes were applied to the land and sea areas. The visible and near-infrared reflectances were derived from ERS-2 ATSR-2 spectral bands by using the atmospheric radiative transfer model developed by Xue and Cracknell. The narrowband reflectances are combined into a measure of surface albedo by use of a weighted averaged scheme. The schemes were applied to the land and sea areas in UK and deforestation area in Brazil. The D scheme can give solar spectral irradiance but can not give broadband solar irradiance because of the wavelength limit of sensor visible bands. The T scheme and O scheme can give good broadband solar irradiance but can not give solar spectral irradiance. The O scheme was developed by Oberhuber, which was used to create climatological datasets for GCMs. The O scheme also includes the effects of humidity and surface temperature. The O scheme is better used for daily or monthly averaged solar radiation. The other two schemes can also be developed to determine the hourly or daily solar irradiance. The results show that it is now possible to derive longterm surface solar irradiance from ATSR-2 data which can be useful in climate and hydrological studies. However, our current analysis is restricted to a small range of conditions and needs to be extended to a larger dataset.     

基于FPGA消息识别和过滤的1553B总线监视器的设计

在1553B总线应用中,总线消息的识别和过滤是总线监视器（BM）的扩展功能,在很多工程应用中具有非常重要的意义,尤其在高负荷实时通信中,总线上数据量庞大,给系统设计带来很大困难。在研究1553B总线协议的基础上,提取了消息分类的特征信息,设计了基于FPGA的具有信息识别和过滤功能的BM。该BM根据1553B总线消息特征进行消息识别,从而将总线上传输的信息处理成有意义的数据块;在此基础上,按照一定的策略进行消息过滤,仅保留过滤后的信息,从而降低总线负荷。采用VHDL语言、有限状态机技术和模块化设计,进行BM的开发,并通过仿真验证和硬件综合,测试结果表明本文设计的BM达到了设计目的。