基于CPU+FPGA的实时临空信道模拟器设计

信道建模是研究临近空间通信技术、评估系统传输特性的基础和重要方法。临近空间飞行器从低速向高速发展,信道变化频次随飞行器速度增大而愈加频繁。为实现对临空通信过程中信道衰落的实时仿真,研制基于中央处理器(Central Processing Unit,CPU)和现场可编辑门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)架构、参数1 ms更新一次的临空信道模拟器。该模拟器内置气象性损耗模型和无线信道衰落模型,CPU端通过设计状态机控制模块、优化参数计算逻辑、优化操作系统来压缩信道参数的计算时间。FPGA部分设计关键信息同步方案、基于状态机的双保障更新机制保证参数的可靠稳定传输、并行加速处理实现信息交互和增强信号处理速度。实测结果表明,上述方案有效提升了临空信道模拟器的参数计算速度和信号处理速度,可实现信道参数随收发机运动1 ms更新一次。     

不同仰角条件下的临近空间静止信道建模与仿真

在临近空间通信系统中,降雨、大气、闪烁等都会引起空地链路信道质量的恶化。通过分析Ka波段临近空间通信信道的电波传播特性,建立了Ka波段临近空间静止通信信道模型。分析了空地链路中仰角变化时,降雨对信号衰落的影响,估算了不同仰角下的相关参数值,并对不同仰角下Ka波段临近空间静止信道性能进行仿真,验证了模型的正确性,为临近空间链路分析及后续研究工作提供了平台。     

临近空间Ka波段低速飞行器通信信道建模

近年来临近空间通信平台已经成为研究的热点。针对临近空间低速飞行器构建了一种在Ka波段的信道模型。在Ka波段信道传输中,两类衰减是主要的影响因素,一类是多径衰减,一类是降雨衰减,通过统计分析的理论分别为这两类衰减建立了统计模型,多径衰落采用莱斯分布的统计建模,而采用传输信号的统计乘性干扰模型表征雨衰。通过MATLAB仿结果分析,证明建模的正确性和合理性,从而为临近空间技术提供了一种新的较为完备的理论参考模型。     

临近空间移动通信信道模型研究

分析临近空间移动信道的传输特性,包括多径衰落、阴影效应、多普勒效应3个方面。基于GWSSUS模型提出临近空间通信信道模型,根据途中飞行状态分别建立远距、近距和过顶3种情况的模型。对各飞行状态进行误码率特性进行仿真,结果表明,该模型能较为真实地反映临近空间通信信道的特性。     

数字基带信道模拟器的设计与实现

在通信新技术和新设备的研究过程中,需要进行大量通信试验,而在实际环境中开展试验需要耗费大量的时间和经费,因此利用信道模拟器代替实际信道在实验室范围内开展相关试验是一种较好的解决办法.设计了一种数字基带信道模拟器,能够实现延时、误码以及纠错编解码功能.阐述了FPGA内延时处理、高斯误码、通用误码、\"RS+交织的纠错编解码...     

基于RBF神经网络的临近空间气温预测模型

针对大气系统,特别是大气温度系统的复杂非线性动力学系统特性,对现有的临近空间(Near Space)的温度资料进行分析,并利用RBF神经网络建立了临近空间温度场预测模型。根据北纬10度到北纬50度、海拔20 km到80 km之间的临近空间的气温观测数据,利用遗传算法寻优RBF神经网络的隐层节点中心值,最后通过RBF神经网络预测临近空间的大气气温。仿真结果和实际的温度数据对比分析表明,使用该方法建模取得了比较好的效果。     

基于遗传算法的临近空间飞艇多学科优化设计

临近空间飞艇设计中,确定系统总体参数、给出优化的艇体外形十分关键,针对传统设计方法,为改进其中串行设计的不足,提出了并行多学科优化设计方法;并基于遗传算法开展了飞艇外形优化设计方法研究,结合气动、结构、强度进行了一体化优化。仿真结果表明利用遗传算法开展飞艇多学科优化是可行的,另外在进行设计时,不能仅将减阻作为研究重点,还应全面考虑结构重量、强度等其它因素。     

基于SOS模型和查表法的平坦Rice信道模拟器

平坦Rice信道是一种应用范围广泛的移动衰落信道.精度和运行速度间的矛盾是SOS模型难以解决的固有矛盾.基于SOS模型和查表法,设计了一种平坦Rice衰落信道模拟器.理论和仿真分析结果表明,该模拟器同时具备高精度和高速度的良好特性,有较强的实用价值.     

临近空间衰落信道建模及其性能分析

为实现对临近空间通信信道的有效描述,提出一种临近空间信道几何模型,通过估算多径信道的参数,建立相应的信道仿真模型。在正交相移键控调制方案下,对信道的相位特性和误码性能进行仿真分析,结果表明,该模型与实际情况相符。当传输速率过大时,信道性能恶化,需要做进一步均衡处理。     

体系结构模拟器在处理器设计过程中的作用

随着摩尔定律趋于终结,处理器性能的提升越来越依赖于处理器微体系结构的优化改良,而处理器微体系结构的优化改良离不开体系结构模拟器的辅助,因此体系结构模拟器在现代和未来的高性能处理器设计中的作用越来越重要.具体地,体系结构模拟器可以辅助进行处理器微结构探索、芯片逻辑验证、硅后验证环境搭建、系统软件开发等工作.首先,介绍了开源模拟器与处理器设计的关系,并指出开源模拟器在辅助进行处理器设计方面的不足,同时对处理器厂商使用模拟器辅助进行处理器设计的方法和经验进行了分析总结.其次,对用于处理器微结构优化和改进的性能模拟器的校准方法进行了总结,然后对模拟器的纵向和横向优化方法进行了总结.最后,对新型异构模拟器进行了总结,并对未来模拟器的发展和基于模拟器进行处理器设计的方法进行了总结和展望.     

卫星通信网络性能测试系统

利用卫星信道模拟器、路由器、交换机等设备搭建卫星通信网络实验平台,模拟卫星通信多媒体网络。通过测试得到卫星通信网络的性能数据,对其进行评估。根据实验数据确定对当前网络性能影响最大的关键参数集,为多媒体信息在专用网络上的传输提供参考。     

虚拟试验中临近空间大气环境仿真技术研究

临近空间作为空天过渡区域,对火箭等各种飞行器的安全和准确入轨有重大影响。为了完善临近空间的虚拟试验验证平台,提出一种基于美国TIMED卫星的SABER探测数据和参考大气模式的虚拟试验环境资源构建方法。该方法使用Matlab读取和预处理SABER探测数据,利用SABER探测数据的压强和密度参数计算大气风场,通过三维离散点插值算法构造符合分辨率要求的大气环境模型,根据SEDRIS规范格式化大气环境数据,生成临近空间虚拟环境资源。测试结果表明,该方法生成的临近空间虚拟大气环境资源能够为虚拟试验验证平台提供相应的环境支撑。     

Relationships between driving simulator performance and driving test results

This article is considered relevant because: 1) car driving is an everyday and safety-critical task; 2) simulators are used to an increasing extent for driver training (related topics: training, virtual reality, human – machine interaction); 3) the article addresses relationships between performance in the simulator and driving test results–a relevant topic for those involved in driver training and the virtual reality industries; 4) this article provides new insights about individual differences in young drivers' behaviour. Simulators are being used to an increasing extent for driver training, allowing for the possibility of collecting objective data on driver proficiency under standardised conditions. However, relatively little is known about how learner drivers' simulator measures relate to on-road driving. This study proposes a theoretical framework that quantifies driver proficiency in terms of speed of task execution, violations and errors. This study investigated the relationships between these three measures of learner drivers' (n = 804) proficiency during initial simulation-based training and the result of the driving test on the road, occurring an average of 6 months later. A higher chance of passing the driving test the first time was associated with making fewer steering errors on the simulator and could be predicted in regression analysis with a correlation of 0.18. Additionally, in accordance with the theoretical framework, a shorter duration of on-road training corresponded with faster task execution, fewer violations and fewer steering errors (predictive correlation 0.45). It is recommended that researchers conduct more large-scale studies into the reliability and validity of simulator measures and on-road driving tests.     

卫星导航接收机自动测试系统

为了满足卫星导航接收机整机性能快速、精确测试的需求,实现对导航接收机性能的自动测试,构建了一种基于NI PXI硬件平台,采用导航信号模拟器、虚拟仪器技术和Microsoft Visual Studio 2008软件进行开发的卫星导航接收机自动测试系统。系统实现了多导航接收机的定位精度、冷启动首次定位时间、热启动首次定位时间、捕获灵敏度、速度精度的并行自动测试。良好的人机交互界面与多接收机并行测试的稳定运行,大大缩短了测试时间,提高了测试效率。通过对北斗导航接收机大量测试,结果表明该卫星导航接收机快速测试系统对于导航接收机整机性能并行测试快速、有效。     

大型空间环境模拟设备试验数据管理研究

针对国内外空间环境模拟设备试验系统数据管理模式,从试验数据采集、试验数据处理、试验数据存储归档以及试验数据移交利用这4个方面进行对比分析,提出国内空间环境模拟设备试验系统在增强试验数据处理能力、建立卫星故障模式分析和危险分析系统(FMECA)以及局部试验数据应用模式向远程同步试验数据应用模式发展的建议。     

单脉冲自动跟踪系统故障诊断仿真研究

接收天线的自动跟踪系统运行过程中常常会出现故障,传统的故障诊断方法极大地依赖技术人员的维护经验且效率较低;提出了一种基于Systemview的故障诊断方法,分析了影响自动跟踪系统性能的主要因素,以单通道单脉冲跟踪接收系统为例根据实际接收系统进行建模,给出了影响跟踪系统性能三种主要因素对应的仿真分析方法;仿真结果表明,该仿真分析方法能准确定位系统故障,将有效地增强跟踪系统的可维护性。     

Guaranteed transient performance based control with input saturation for near space vehicles

This paper describes the design of guaranteed transient performance based attitude control for the near space vehicle(NSV)with control input saturation using the backstepping method.To improve the robust controllability of the NSV,the parameter adaptive method is used to tackle the integrated effect of unknown time-varying disturbance and control input saturation.Based on the backstepping technique and parameter estimated outputs,a robust attitude control scheme is proposed for the NSV with input saturation.A novel robust attitude control scheme is then proposed based on a prescribed performance bound(PPB)which characterizes the convergence rate and maximum overshoot of the attitude tracking error.The closed-loop system stability under both the developed robust attitude control schemes is proved using Lyapunov’s method and uniformly asymptotical convergence of all closed-loop signals is guaranteed.Finally,simulation results are given to show the effectiveness of both the proposed robust constrained attitude control schemes.