基于多级队列缓存淘汰算法的处理器全数字仿真优化

通过虚拟目标机实现星载软件的测试是节约卫星开发成本,提高卫星软件测试效率的重要手段。作为星载计算机的核心部件,虚拟处理器的指令集执行速度直接决定虚拟目标机的仿真效率。采用多级队列缓存淘汰策略对QEMU(Quick Emulator)原有的动态指令翻译实现进行优化,提高仿真处理器的执行效率,因此若采用仿真处理系统加载星载嵌入式软件进行测试,可以根据测试需要,在仿真处理器可实现范围内加速运行被测软件,从而实现缩短软件测试周期的目的。选取某星载中心计算机嵌入式应用软件为测试对象,实验表明,采用优化算法后的仿真处理器的运行速度可以达到平均260MIPS,是QEMU-2.6.1版未优化前实现的仿真处理器处理速度的9.3倍,即,采用仿真处理器能够使被测软件运行在9倍于硬件处理器的运行速度下,大大提升了软件测试效率,缩短了测试周期。     

基于PXI总线技术的星载计算机性能测试系统研究

CX-1星务系统采用一体化设计方式,所有单机和分系统都与星载计算机直接相连,接受星载计算机的管理和控制;分系统或单机之间的信息交换必须经过星载计算机,因此,在设计过程中尽可能地提高星载计算机系统的可靠性就成为主要目标之一;为保证星载计算机的可靠性,在卫星的设计和研制过程中,对星载计算机的电气性能测试占据十分重要的地位;从分析星载计算机电气性能测试的需求出发,介绍了基于虚拟仪器技术的星载计算机测试系统的基本功能、硬件配置、软件设计等,给出了系统测试原理与测试结果;通过实际对星载计算机的测试试验,利用该系统测试星载计算机的性能可以实现故障的快速定位.     

可重构计算机技术在航天系统中的应用

随着小卫星技术的不断发展,卫星的功能、种类也越来越多,这就对星载计算机的性能提出了更高的要求,而传统的CPU难以胜任现代小卫星繁重的任务。由于ARM微处理器具有体积小、性能高、功率低、操作系统便于移植等优点。本文给出了基于AR91R40008处理器的可重构星载计算机的设计方案,并详细论证了方案的技术细节和可行性,以及所采用的一些关键设计技术。     

基于SPARC V8的星载嵌入式软件全数字仿真平台设计与实现

为了提高星载嵌入式软件的可靠性和安全性,解决硬件测试环境构建困难、成本昂贵以及运行状态难以监控的局限性,提出了一种基于SPARC V8的星载嵌入式软件全数字仿真平台设计和实现方法。介绍了全数字仿真平台实现的关键技术,包括CPU指令集仿真、寄存器仿真、存储器仿真、中断控制器仿真、串口仿真、定时器仿真、虚拟外设模型仿真以及设备管理器和平台时序设计。全数字仿真平台与基于硬件的测试平台相比具有可重用性强、可快速搭建、成本低廉、高可控性、调试和测试手段丰富、支持故障注入等优点。该全数字仿真平台已在星载嵌入式软件型号研制中得到了应用,基于此平台可快速搭建虚拟目标机和虚拟外设环境,进行星载嵌入式软件运行仿真、调试验证等工作。     

IP及其路由技术在星载计算机中的应用

卫星接入Internet最好的解决方案就是在卫星通信中使用IP技术。该文结合某型号星载计算机的研制工作,探索IP及其路由技术在卫星通信中的应用;在实时操作系统RTEMS下开发了ATM网络设备驱动,实现了IP over ATM技术以支持IP协议,实现了动态路由协议RIP。针对星载应用的特点,在设计和实现中就协议栈简化、安全性等方面进行了适当的优化,成功地在星载计算机中实现了路由器功能。     

红外成像导引头虚拟样机设计与仿真系统

虚拟样机技术是一种崭新的产品开发方法,它是一种基于产品的计算机仿真模型的数字化设计方法;利用虚拟样机可代替物理样机对产品进行创新设计、测试和评估;红外成像导引头涉及光、机、电、控制等多种技术专业范围,虚拟样机设计平台为红外成像导引头设计及仿真提供了虚拟样机环境,可以缩短导引头的开发周期,降低设计成本和风险;主要介绍了红外成像导引头虚拟样机设计与仿真系统的组成、功能,工作原理,并对基于虚拟样机设计与仿真系统的红外成像导引头研制流程进行了探讨;将虚拟样机设计与仿真系统应用于红外成像导引头的研制,可大大缩短其研制周期、降低研制成本.     

一种高可靠的工业级星载计算机及其引导设计

传统星载计算机通常采用价格昂贵的高质量等级CPU和存储器芯片,用于保证系统的可靠性;因制造成本和研制周期等方面的限制,商业卫星计算机更倾向于采用商业现货器件(COTS),但其可靠性和安全性会随之降低;采用工业级SmartFusion2处理器芯片,提出一种低成本的星载计算机最小系统架构,并通过工业级存储器异构备份的方式,显著提高系统可靠性;在星载计算机软件设计中,应用软件会采用三模冗余的方式提高可靠性,但引导软件往往只有单份;为了避免引导软件的单节点故障效应,针对SmartFusio2星载计算机架构,提出一种基于多TMR副本的片外启动方法,此启动方法可进一步提高工业级星载计算机的可靠性和安全性,并成功用于多个型号商业卫星。     

创新一号小卫星星载计算机控制系统设计

对创新一号小卫星的星载计算机系统的设计进行了介绍，作为我国第一颗重量在100kg以下的小卫星，创新一号星载计算机采用了多项国内首次使用的新技术，经过一年的飞行测试验证，证明了卫星计算机系统的安全可靠，该文就星载计算机系统的主要特点和采用的可靠性设计技术进行了较深入的研究，反映了创新一号星载计算机系统所获得的主要成绩。     

基于动态二进制翻译技术的数管软件虚拟测试环境设计

针对传统的数管软件测试环境硬件设备依赖性强、地检设备多、监视点分散和软件内部状态跟踪困难等问题,设计和构建了基于QEMU模拟器的数管软件虚拟测试环境。该环境基于动态二进制翻译技术模拟星载处理器,实现在异构平台下运行星载数管软件,同时增加指令跟踪记录功能,帮助软件异常问题定位;融合外围设备驱动和终端应用功能,对数据流进行仿真,并采用统一的格式集中管理数据,进行分层处理和实时差异比对,以日志形式记录数据变化,实现对系统状态的单窗口监视。在高分四号卫星等型号的应用表明,文章设计的虚拟测试环境能够模拟数管软件运行环境,提供更多的调试手段,使软件测试工作提前,促进了软硬件协同开发,提高了星载软件的开发测试效率。     

面向批产化的小卫星自动化测试系统设计研究

自动化、智能化的远程测试模式是小卫星研制降本增效的一种有效技术途径。本文面向未来小卫星大规模组网应用的研制需求,提出了一种面向批产化的小卫星自动化测试系统设计方法,设计了小卫星多星测试的系统布局,研究了各系统功能分区的功能,给出了基于自动化测试和虚拟仿真测试的系统搭建方法,研究了小卫星远程测试网络布局,给出了测试工位电缆转接箱的结构设计方法。     

遥感图像星上智能处理地面仿真模拟系统设计与实现

传统卫星遥感应用模式复杂繁长,无法满足用户越来越关注的实时化遥感服务需求,为卫星配备智能化大脑,一方面可以降低数据传输带宽,另一方面可以提高数据获取的时效性,因此,星上智能处理已经成为遥感卫星发展的必然选择。但星上处理在轨调试困难,现有遥感卫星星上处理平台的地面测试系统都是卫星实验室测试时,针对不同的卫星载荷临时组建,缺乏通用性且并未形成集成化的装置,导致现有遥感图像星上智能处理的地面测试效率偏低。尤其是面对目前星上处理智能化的新需求,缺乏一套高性能、低功耗、全流程的星上处理地面仿真系统。针对遥感数据处理自动化与智能化发展的新特点,提出了一套基于FPGA与GPU相结合的遥感图像星上处理地面仿真模拟系统。该系统能够在地面模拟实现多种载荷的0到1级数据预处理,在预处理的基础上实现智能遥感影像的加速识别,其关键难点在于遥感图像智能处理算法的高计算复杂度和嵌入式计算机有限计算力之间的平衡;遥感图像处理领域的AI专用算法固化和硬件加速之间的平衡;不同卫星平台测试需求和系统架构通用性之间的平衡。本文阐述了仿真平台设计的方法,构建了基本原型并对其进行了验证。测试结果表明：该系统可以较好地完成星上智能处理典型算法地面全流程测试,所有硬件可以直接上星组装,完备度高,对优化和指导卫星地面仿真系统运行管理体系具有一定的参考价值。     

基于虚拟原型的概念设计描述模型V-desModel

传统的概念设计方法由于缺乏真实感的交互手段,难以直观表达设计者的意图.基于虚拟原型的概念设计不仅能为设计者提供逼真的虚拟设计环境,而且充分体现了现代设计的成本低、周期短以及灵活性强等特点.针对概念设计的特点以及虚拟原型的特征分类,提出了基于虚拟原型的概念设计模型V-desModel,其核心是利用产品视图模型描述设计对象,将虚拟特征概念融入视图模型中,并采用可扩展"三维实体-约束图"来描述设计对象之间的约束关系.V-desModel模型能有效地支持基于虚拟原型的概念设计过程,较好地解决了概念设计中产品虚拟原     

复杂产品虚拟样机技术研究

虚拟样机技术尤其是面向多领域支持复杂系统的协同虚拟样机仿真支撑平台的研究已成为研发的热点。通过对Agent技术和WEB服务技术以及虚拟样机仿真系统的长期研究,提出了一种面向多领域的复杂产品虚拟样机仿真支撑平台的实现方案,给出了该仿真支撑平台的基于Agent和WEB服务的系统结构和虚拟样机设计中涉及的机械,电子,控制,软件等领域的智能Agent的统一描述,讨论了虚拟样机仿真支撑系统中Agent间的通信方式并阐明了系统的工作流程和信息集成模式,为虚拟样机的进一步发展和应用奠定了基础。     

综合传动系统虚拟样机建模与仿真平台研究

液力机械综合传动系统是现代履带装甲车辆的主要传动形式,都为系列化产品.传动系统虚拟样机技术是提高设计质量,缩短研制周期的重要技术之一.通常的方法是采用分块建模,手动组装,效率低,难以满足新型传动系统及部件快速设计性能仿真的需要.采用自顶向下设计方法,基于模块化和参数化思想,以动力学软件ADAMS为开发平台,综合运用ADAMS/Solver语言和cmd命令建立一个以模块为基元、能够自动化搭建车辆传动系统的虚拟样机建模仿真平台.应用表明,该平台满足了传动系统性能仿真平台快速构建的需要,达到缩短传动系统的研制周期的目的.     

虚拟制造技术在吸尘器制造中的应用

该文简要介绍了面向机械设计制造过程的虚拟制造技术的特点和应用方法，分析了应用中的主要技术环节和技术方法，并阐述了如何应用虚拟制造技术提高生产企、世的经济效益。如何在虚拟原型产品的设计中，应用三维设计造型工具进行产品的外形和结构的布局设计。应用ADAMS系统的动力学仿真结果对产品结构进行了改进设计，解决了尾杆滚轮的运动不平衡问题。应用HSCAE Smart5．O系统对塑料外壳进行了注塑成形过程模拟分析，优化了注射成形工艺，避免了成形缺陷，提高了产品的性能，缩短了设计制造周期。     

A collaborative Design for Usability approach supported by Virtual Reality and a Multi-Agent System embedded in a PLM environment

This paper details a collaborative workstation design approach integrating knowledge based on engineering process, using a Multi-Agent System (MAS) on a Virtual Reality (VR) platform. The MAS supports R&D teams to extract and re-use engineering knowledge so as to improve their efficiency in developing new products. Our research targets the development of a knowledge engineering system integrated into a PLM-Product Life cycle Management-environment linked with virtual reality tools. A PLM is a strategic business approach with a consistent set of methodologies and software solutions. It is meant to promote collaborative creation, management, delivery and proper use of this life cycle definition and information product in multinational companies. This system is used by engineers to carry out projects in a collective way while conveying a defined process. The MAS allows capitalization, and to annotate knowledge according to the actions of the designers inside a PLM environment. Then, this knowledge is used by VR tools to analyze various aspects of the virtual prototype such as manufacturing, maintenance, reliability or ergonomics. Consequently, we use expert knowledge to pilot the design process of a virtual prototype inside a three-dimensional immersive virtual reality platform. In this context, our paper describes our knowledge management approach applied to improve ergonomics and collaborative design in industrial areas.     

空空导弹飞控软件研制中的虚拟样机应用

飞控软件已成为先进数字化空空导弹研制的关键,如何对嵌入式飞控软件进行验证是空空导弹研制的焦点。随着虚拟原型技术在空空导弹飞控系统的应用,该文定义并论述了空空导弹飞控系统虚拟样机的组成以及功能,指出它是先进数字化空空导弹飞控软件重要的核心支持平台技术。结合一个基于空空导弹飞控系统虚拟样机的动态仿真系统的开发,论述了其关键技术以及解决途径,进行了基于飞控系统虚拟样机的飞控软件仿真,给出了仿真结果。实践表明,全数字的基于飞控系统虚拟样机的飞控软件仿真已经成为研制数字化导弹的必须经历的阶段,其应用将大大缩短设计周期,保证飞控软件设计的质量与可靠性。     

三维虚拟加工环境及其关键技术的研究

在分析虚拟制造特点的基础上,提出了三维可视化虚拟加工环境的系统结构,介绍了支持三维建模仿真的组件设计、基于装配模型的三维实体建模方法、NC代码解析器的设计方案以及基于毛坯表面三角片离散化的加工过程仿真算法,并开发了虚拟加工环境原型系统,该系统能够实时地反映零件虚拟原型的加工成形过程仿真,并进行可加工性分析。     

基于虚拟样机的复杂产品协同设计与仿真关键技术研究

主要研究并行工程环境下复杂产品虚拟样机协同设计与仿真的体系结构及其关键技术。提出虚拟样机协同设计与仿真系统的体系结构与整体解决方案,研究面向虚拟样机的数字化多领域集成建模理论与方法,建立面向虚拟样机开发全生命周期的集成过程管理与冲突协调模型,提出面向复杂产品虚拟样机开发的多学科协同设计、协同仿真和智能决策支持的理论与方法,建立复杂产品虚拟样机协同支持环境,有效提高企业创新能力和核心竞争力。     

虚拟现实在体育仿真中的应用综述

对基于虚拟现实的体育(训练)仿真技术的发展现状进行综述，讨论了体育仿真的关键技术，介绍了几个典型应用系统，最后对虚拟现实技术在体育训练仿真中的应用前景进行了讨论。