星载固态存储系统自适应闪存转换层设计

传统星载存储系统闪存转换层（Flash Translation Layer, FTL）算法采用页级FTL映射方案和固定分区的文件管理策略,存在主机占用率高、系统响应时间长以及没有充分考虑FLASH磨损均衡等问题.为此,对传统星载存储系统方案和星载固态存储系统的工作原理深入分析研究,结合实际型号任务需求,提出了一种数据驱动的自适应超级块闪存转换层算法 (Data-driven Adaptive Superblock FTL, DASFTL).DASFTL算法采用自适应超级块的分级地址映射方案,其中超级块映射表（Superblock Mapping Table, SMT）作为一级映射,页地址映射表（Page Mapping Table, PMT）作为二级映射,以提高系统的响应速度;将超级块作为FLASH地址管理的最小单元,以减少存储系统对主机的依赖;引入动态块回收权重作为超级块分组和目标回收块选择的标准,以均衡FLASH芯片内各物理块的磨损程度,延长其使用寿命.搭建硬件测试平台对DASFTL算法进行验证,实验结果表明,提出的数据驱动的自适应超级块闪存转换层算法相比于传统星载FTL算法在主机占用率和系统响应速度上分别有51.7%、46.1%的提升.长时间工作下FLASH芯片内部各物理块的擦除次数更加均衡,有效避免部分物理块过早磨损,提升FLASH芯片使用寿命.     

支持泛洪攻击检测的命名数据网PIT

针对命名数据网待定兴趣转发表中高效的变长名称数据索引、硬件可支持的存储消耗以及兴趣包泛洪攻击检测等问题，提出了基于字符卷积神经网络的认知索引模型（C&I），该模型能够支持路由名称数据的分类、聚合，降低名称数据的存储消耗.同时，基于C&I提出了支持兴趣包泛洪攻击检测的待定兴趣转发表（PIT）存储结构C&I-PIT及其数据检索算法，通过多级存储器部署方式，分别在片上和片下的存储器中部署索引结构及存储空间.实验结果表明，C&I-PIT在名称数据聚合、存储消耗、泛洪攻击检测等方面具有良好的性能.     

一种宽范围、高精度的带宽自适应式四相DLL

NAND Flash存储器具有读写速度高、容量大、可靠性高等优点,被广泛用于固态硬盘、存储卡、U盘等应用中,成为数据中心和消费电子的核心存储元件.开放NAND闪存接口国际标准作为NAND Flash与控制器之间通用接口协议,严格定义了数据传输相关的控制指令、工作时序、电平要求等规范.根据当前ONFI 4.2国际协议标准...     

NAND Flash固态存储卡的设计与实现

描述了一种基于CPCI的高速固态存储板卡的设计和实现.该存储卡用于某项目中频采样存储设备上,提供中频信号的采集存储、回放及分析等功能.该存储板卡采用NAND Flash作为固态存储体,利用FP-GA作为固态盘的存储控制器,同时采用文件的方式对数据进行管理.本设计采用了一种建立有效块表的方式对坏块进行管理,并通过DDR2作为坏块数据备份,进一步提高了存储时的写入速度.该存储卡数据写入速度理论上可达2GB/s,可以兼容多个应用场合,实际中频存储设备只用到了500 MB/s,存储容量高达768GB.     

基于Flash的CCD相机数据高速存储系统设计

针对光电经纬仪上的CCD相机产生的数据速度高、数据量大,提出了一种以FPGA为控制核心,固态存储器Flash为存储介质的高速、大容量存储阵列.FPGA对Flash存储器阵列的读写和擦除等进行时序控制,通过采用FIFO技术、并行扩展和流水线技术成功实现了用低速存储器Flash可靠存储高速实时数据的目的,存储完毕的数据可以通过USB接口和主机进行数据交换.     

星载存储器吞吐率瓶颈与高速并行缓存机制

为解决目前星载存储器无法有效支持多路高速数据并行存储的问题,针对载荷数据高速输入需求,对基于NAND Flash的固态存储器的吞吐率瓶颈进行分析,根据固态存储器的固有写操作特性对有效吞吐率的影响,提出了四级流水线操作和总线并行扩展方案;针对多通道数据并行存储、流水线加载连续性等需求,对使用现场可编程门阵列FPGA(Field-Programmable Gate Array)内部双端口随机存取存储器RAM(Random access memory)、外置静态随机存取存储器SRAM(Static Random Acess Memory)等已有缓存方案的不足进行分析,完成了基于同步动态随机存储器SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)的方案可行性分析与新型存储单元架构设计,最终提出了基于SDRAM的高速多通道缓存与存储协同调度方案.模型仿真与原型功能验证结果表明,方案在极限工况下可将4路高速文件数据连续并行接收缓存至SDRAM中,并可根据各分区缓存状态将文件数据按优先级自主动态写入Flash中,期间缓存无溢出,并最终进入常规动态平衡调度状态,实现了对多路高速载荷数据的并行接收缓存和自主调度存储,且存储器的数据吞吐率可达1.2Gbps,能够满足未来星载存储器对多路高速载荷数据存储的需求.     

基于索引列表的增量高效用模式挖掘算法

基于效用列表的高效用模式挖掘算法主要局限性在于创建和维护效用列表非常耗时,原因是建立了大量的列表,且列表之间连接操作成本较高.为了解决这个问题,提出一种索引列表结构,可以依据索引值快速访问并更新存储在列表中的信息,并提出一种基于索引列表的增量高效用模式挖掘算法,在挖掘过程中加快挖掘速度并减少内存消耗.试验结果表明,所提...     

一种自主恢复的高可靠存储控制器设计

单粒子效应是星载计算机工作异常和故障的重要诱因之一,国内外多颗卫星遭受到单粒子效应的危害,已造成巨大的经济损失。提出了一种片上自主恢复存储控制器结构,将EDAC技术集成在片内存储器控制器中,通过EDAC电路检测片外存储器中的数据错误,再通过自动回写机制更新片外存储器,便能保持存储器中数据的正确性。与传统的星载计算机存储器系统设计方案相比,使处理器干预主存储器纠错的频度大幅减少。集成的片上存储控制器也减少了星载计算机系统设计的负担。     

基于嵌入式处理器的数字化语音存储回放及GSM语音传输系统设计

语音信号处理作为信息科学高科技应用领域的热点,大规模集成电路和微型计算机的快速推进,促进了此技术的发展.在嵌入式技术与通信技术飞速发展的今天,传统的语音录放系统因处理速度慢、存储容量小、音效差、传输距离有限等受到了巨大挑战.采用先进的嵌入式处理技术,实现了数字化语音信号高速处理,外扩FLASH存储器进行大容量存储与回放,并可通过GSM实时传输,达到实时远程传输的目的,具有电路简单,可靠性高、功耗小、运行稳定的特点.本系统主要由嵌入式处理器ARM模块、语音调理采集电路、语音存储模块、语音滤波放大电路、人机界面和GSM语音传输模块等构成.     

皮纳卫星数据存储系统设计与在轨验证

为提高皮纳卫星数据存储系统性能和可靠性,提出了一种基于3种介质的"三级数据存储+三模容错架构"存储系统策略.首先,基于对星载存储介质的现状和故障特性分析,选择存储器件;然后对文件系统操作流程进行详细研究,提出错误来源;由此提出了采用ECC纠错、冗余备份和电流保护的方法提高系统可靠性;提前预分配文件空间,建立环形数据存储结构,以减少FS操作复杂性,降低错误率;结合RAM、FRAM、SD卡(secure digital card,SDC)三者的优点,采用三级数据存储策略来提高存储速度和故障容错能力;最后,通过地面实验测试,在1 MB总数量时,数据写入速度提高约4.7倍,任一SDC异常或者系统突然断电均不影响系统正常工作,数据丢失≤1帧,故障切换时间≤10 ms.卫星在轨运行过程中,FS、文件和介质均工作正常,且未影响其他系统工作.地面实验和在轨验证结果表明,数据存储系统方案有效可行,系统可靠性和读写性能均能满足卫星系统的任务需求.     

电力系统设备运行状态在线评估系统设计

在分析电力系统设备故障特性的基础上,建立其在线评估功能模型。通过对设备运行参数统计分析, 完成设备状态判断、故障预测、事故分析多项功能,并以健康指教的形式评估运行状态。健康指数通过两层数据融合得到,第一层利用各个信号进行设备运行模式判别,给出设备可能的故障模式及其可信度;第二层在第一层的基础上,利用故障损失经济性的概念实现对设备运行状态的评估,给出其健康指数。该系统在SIS中实现,并在电厂空气预热器运行状态评估中获得成功应用。     

A voltage resonance-based single-ended online fault location algorithm for DC distribution networks

A novel single-ended online fault location algorithm is investigated for DC distribution networks. The proposed algorithm calculates the fault distance based on the characteristics of the voltage resonance. The Prony’s method is introduced to extract the characteristics. A novel method is proposed to solve the pseudo dual-root problem in the calculation process. The multiple data windows are adopted to enhance the robustness of the proposed algorithm. An index is proposed to evaluate the accuracy and validity of the results derived from the various data windows. The performances of the proposed algorithm in different fault scenarios were evaluated using the PSCAD/EMTDC simulations. The results show that the algorithm can locate the faults with transient resistance using the 1.6 ms data of the DC-side voltage after a fault inception and offers a good precision.     

冗余度机械臂容错操作中关节速度突变

为了减小关节速度突变,改善机械臂容错操作的运动平稳性并提高其操作精度,根据关节速度突变这一指标,提出了使速度突变极小化的容错运动规划算法,并利用PowerCube 4R空间机械臂和Optotrak三维动态测量系统建立了一个实验平台,实测出了容错操作中由关节速度突变引起的机械臂末端的运动误差。研究结果表明,在对机械臂进行锁定关节的容错操作时存在关节速度突变,这种突变严重影响了机械臂末端的运动精度,利用该算法可以有效地减小关节速度突变。     

运用变异算子随机搜索求解全局优化问题

通过改进遗传算法,提出一种求解全局优化问题的变异基随机搜索方法．该法以变异算子作为唯一的遗传算子,利用生物变异原理进行局部搜索,同时为使算法具有一定的全局搜索性能引入随机初始化技术．它具有较强的局部搜索能力,可在有限时间内取得较好解．仿真实验证明,本算法在求解全局优化问题上的有效性,并表明其局部收敛能力与求解结果均优于传统遗传算法．     

小卫星星载计算机及其外围设备的管理

在现代小卫星通用平台的设计中，由于功能及计算量的增加，使得对星载计算机及其外围设备的管理成为制约系统性能和可靠性的瓶颈。针对这一问题，以某小卫星为例，讨论了现代小卫星星务管理软件对星载计算机及其外围设备的管理方法和技术。通过引入实时多任务嵌入式操作系统，设计以多任务并行运行为主要特征的星务管理软件体系结构，把外设划分为二级三类，通过调度任务对与不同外设相对应的任务进行调度，并裁剪PSOS实时多任务操作系统，提高代码利用率，缩短了系统的运行周期，提高了系统控制精度和可靠性。     

基于动态贝叶斯网络的电源系统可靠性分析与故障诊断

动态系统的可靠性分析与故障诊断一直是可靠性领域的热点及难点问题,作为该领域热门的分析工具之一,动态贝叶斯网络(DBN)得到了充分的应用与开发.但是,现有的DBN算法受限于系统的失效分布类型,且建模难度也随着系统复杂度的增加而呈指数增长.针对以上问题,该文提出一种改进的动态贝叶斯网络概率表建模方法,在连续任务时间的条件下...     

一种模式关联主元分析的海流机故障检测方法

针对海流机复杂工况下发电过程数据的多模式和模式频繁变动的问题,提出一种模式关联主元分析方法。从理论上分析模式变化对传统主元分析(principal component analysis, PCA)的影响,描述了过程数据多模式下的故障检测问题。提出一种模式标准化算法,动态拟合多模式数据特征。通过构建多模式关联关系,将变化模式引起的统计量差值剔除。通过搭建海流机试验平台,对比所提方法与传统检测方法验证了所提方法的有效性。理论分析和试验结果表明:在海流机变转速同时变载荷工况下,所提方法能够快速准确的检测出故障。     

农村配电网故障定位方法的研究

文章提出了运用粗糙集理论实现农村配电网故障定位的方法。该方法根据配电网拓扑结构利用各用户区故障投诉信息作为条件属性、故障元件作为决策属性,形成故障决策表,并以此决策表为主要工具,然后利用粗糙集方法对决策表进行属性约简和值约简,导出故障决策表的最小约简形式,获得最小诊断规则,保证了规则的客观性,而且在故障投诉电话信息不完备的情况下,仍能达到快速、准确故障定位的目的,具有良好的容错性能。算例表明该方法简单、可行、有效。