基于W5300的外系统等效器设计

针对飞行器测试实验阶段需要对飞行器各种信号进行模拟,以配合测试系统的工作,设计了一种基于以太网传输接口、以FPGA为控制核心的外系统等效器.该等效器采用W5300实现以太网与上位机进行通信,命令下发至主控板FPGA进行解析转发,来控制协调各个功能板产生需要的信号,包括27路直流信号、17路状态信号、15路脉冲信号以及3路正弦交流、平台力矩电流、数字串口、马达电源等信号.与其他设备联试结果显示,该等效器可靠性高且功能稳定,已成功应用于某航天测试系统.     

飞行器供配电系统地面通用测试接口设计

供配电地面测试负责为飞行器提供模拟供电、控制状态切换、采集并传输系统状态信息,配合完成全飞行器全周期的综合测试任务;飞行器与地面测试系统之间接口复杂,各项目接口方式也不统一,导致测试系统中专用设备比例仍然很高,设备继承性和互换性不强,研制费用高;首先简要介绍了供配电地面测试系统的基本功能和设备组成,明确各组成部分之间的能源流和信息流,然后对供电、控制、测量的典型接口电路进行分析,从实现方式上进行简化和归类,最后提出基于先进背板总线架构的模块化板卡方案实现测试设备的接口通用化设计;经实际产品研制和系统测试,能够满足飞行器从综合试验到靶场测试发射的全生命周期测试需求,已在两个项目中实现产品共用,经济效益明显,为电气系统地面测试设备通用化研究提供了支撑。     

一种筒弹测试故障模拟器系统设计

为了测试人员能在平时使用模拟器系统进行测试训练;设计并实现了一种筒弹测试故障模拟器系统,对该系统的结构进行了设计,给出了资源配置框图,根据任务需求确认了筒弹测试故障模拟器系统的硬件设计原理和软件设计流程,该系统能对筒弹基本电气性能和测试接口进行模拟,通过操作故障模拟器软件,选择相应的故障类型,并通过网线,将所选故障类型相对应的指令发送到主控插箱,主控插箱依据所选故障进行操作,将测试结果通过测试电缆输出到筒弹测试设备,实现模拟筒弹正常测试项目和模拟筒弹测试故障等功能,应用结果表明,该系统运行可靠,各项功能及技术指标均符合设计要求;可以有效地对测试人员进行基础训练,故障诊断与排除训练,有效地提高了测试人员工作效率,很好的完成测试人员对筒弹测试的操作训练任务。     

可重构数据模拟器的设计与实现

为支持飞行器信息终端研制过程中的调试、测试、系统联试及排故,需要研制多个数据模拟器。基于此,采用数据库和解释器相结合的方法设计可重构数据模拟器,通过硬件重配置和软件重构实现针对不同需求的多个数据模拟器。应用结果表明,该数据模拟器性能稳定、配置灵活、功能可重构性强。     

基于W5300的多通道模拟信号源的设计与实现

为产生飞行器测试所需的多种模拟信号:3路RS422信号、8路RS485信号、7路个数频率均可调的脉冲信号、以及6路多种带电指令,设计了基于以太网技术的高速模拟信号源;信号源由FPGA实现中央逻辑控制,采用统一的数字通信协议,通过以太网接口芯片W5300与上位机完成速率达40Mbps的通信,实现了多路模拟信号的高速远程传输;试验表明,该系统可靠性高、通用性强,能够高效全面地完成对飞行器的各项功能测试,满足项目需要。     

基于FPGA的通用开放式星载陀螺模拟器设计

陀螺是小卫星平台上姿轨控制分系统中的重要敏感元件,而陀螺模拟器是小卫星姿轨控制分系统地面测试过程模拟陀螺仪的数据流向和时序关系的必要设备;针对通用化的小卫星陀螺模拟器的设计需求,开发了一种基于FPGA和CAN总线接口的陀螺模拟器,采用了FPGA作为主控芯片,实现了支持多类常用星载陀螺数据通信协议的实时接口,并配置了具备电平隔离功能的CAN、RS-485等总线接口电路,实际配置一种工作状态的测试和实验验证表明,所设计的陀螺模拟器具有较高的可靠性和良好的通用性。     

气动力模拟器的实时控制分析与软件设计

飞行器实弹、实机测试前必须先进行地面半实物仿真,而空气动力负载模拟器是半实物仿真系统里的必备设备,主要用来模拟飞行器舵面受到的气动力负载,进而检验控制系统在载荷影响下的控制性能。飞行器一般具有很强的机动性,对应的气动力载荷谱幅值范围大,变化极快,所以气动力模拟器的控制实时性能要求极高,控制周期要快至微秒的水平,对软件设计提出了很高的要求。模拟器系统的测控通道很多,工况需求多样,所以软件架构复杂,需要针对模拟器的工况进行详细设计。本文分析了一个典型的气动力模拟器的控制需求,搭建了软件结构,设计了一个通用的控制软件。     

基于FPGA的NAND Flash控制接口电路设计

本文在比较NAND Flash的优、缺点,分析控制接口电路的功能特性的基础上,论述了主控器的设计实现方法,通过写控制字的方式将复杂的NAND Flash接口映射为简单的SRAM接口。并根据ECC算法原理,阐述了ECC校验码生成、查错与纠错的实现方法。本文设计的NAND Flash控制接口电路的操作指令在Xilinx的Spartan-3Board上得到了功能验证,工作频率达到100MHz。     

一种测量系统等效器的设计

为模拟全弹控制,伺服等系统的接口,产生适于测量系统作自身检测的数字和模拟信号,文章以基础测试为设计模式,设计了一种测量系统等效器,完成模拟外系统各种输入测量系统的被测信号,产生12路模拟信号,7路指令时序信号及3路数字信号;设计时结合USB协议芯片FT245实现与上位机通信接口,并依靠FPGA的高程控性和VHDL语言的高灵活性及超强的硬件描述能力,可靠地完成各种模拟信号源的下发和基于LVDS总线技术的测试数据传输。     

基于TCP/IP的天文射电望远镜节点控制器研制

在天文观测领域中,我国正在积极筹建FAST项目。基于TCP/IP的天文射电望远镜节点控制器用于FAST项目的10〖DK〗∶1缩比模型系统中,根据控制器实际功能需求,确定了以LPC2338为主控芯片的总体设计方案。硬件方面,设计了网络接口模块、电机控制模块、位置采集及数据存储等模块的电路。软件方面,实现了基于TCP/IP的工业以太网接口通信功能,接收的主控上位机指令控制促动器电机,使整个球状反射面精确动态成型,同时可采集反射面单元信息并实时回传给上位机。本控制器通过实际运行与测试,达到设计要求,为FAST项目的实施起到了良好的推动作用。     

基于DDS的飞机机电系统组态监控技术研究

为了解决基于DDS的分布式协同仿真平台多节点、多模型条件下飞机机电系统复杂关联参数的实时监控问题,结合组态监控技术提出一种基于DDS的飞机机电系统协同仿真组态监控方法,设计了组态监控平台与分布式仿真平台的数据交互接口,实现飞机机电系统模型的实时过程监控以及监控界面的图形化显示;集成测试结果表明,该组态监控方法实现了对飞机机电系统复杂关联参数的读写、存储以及监控界面的图形化显示,提高了飞机机电系统的协同仿真验证效率,降低了分布式协同仿真监控系统的开发难度.     

飞机供电系统地面测试航电仿真器的设计

为了完成新型飞机供电系统地面独立试验,设计航电仿真器确保了试验过程中供电系统的正常运行;仿真器采用半实物仿真的形式,通过ARINC429总线和PCI总线采集卡获取供电系统的状态(EPS),实现数据处理、逻辑计算和总线监视功能;并能根据当前状态需求输出相应的控制指令、指示电源状态,总线监视功能和回放模式为总线监测和故障排查提供了有效途径;航电仿真器已通过验收投入使用,运行结果表明该仿真器完全符合设计要求,并具有良好的延用性和可扩展性。     

综合舰桥系统中雷达模拟器的研制

主要根据综合舰桥系统试验平台对于雷达信号模拟的要求和导航雷达信号的特征,对雷达模拟器进行软硬件设计,采用软件实现由网络接收导航信息数据包和通过PCI接口控制雷达模拟信号,利用FPGA的PCI IP核集成雷达模拟信号硬件实现的各个功能块,采用DriverWorks进行Windows平台驱动程序设计。通过软硬件协同设计,成功地实现了SOPC的雷达模拟器。     

舱温控制系统模型及算法研究

数字式闭环控制在机载机电系统中应用广泛,选取典型的舱温控制系统作为研究对象;在Matlab中使用Simulink搭建系统模型,采用针对纯滞后系统的Smith控制算法进行仿真研究,并根据仿真模型建立系统原型平台,平台包括模型仿真机、仿真目标机以及控制器软件、人机交互界面;仿真结果与现场运行实验结果均表明Smith控制算法可以满足舱体温度系统控制要求,同时通过对闭环数字控制技术的方法和流程进行摸索,掌握了控制律软件设计与实现的快速原型技术,便于后续项目的工程应用。     

基于FPGA和PCIe总线的电子星模拟器设计

为了实现卫星姿轨控地面半物理仿真试验,设计了基于FPGA和PCIe总线的电子星模拟器,图像分辨率支持1024*1024;图像位宽支持12bit。电子星模拟器图像处理卡基于FPGA的硬件结构,与上位机界面软件通过PCIe总线交互数据,采用LVDS(Low Voltage Differential Signaling)信号收发星图数据。地面动力学按照10ms周期将四元数通过以太网发送给电子星模拟器,电子星模拟器将生成的电子星图通过LVDS传输给星敏感器,通过地面实时仿真验证系统验证,电子星模的输出与目标值误差小于0.07%,闭环测试中星敏采集到准确的星图,显示了电子星模拟器的可行性,在卫星姿轨控地面半物理仿真试验中具有良好的推广性。     

教学飞行仿真模拟器的开发与应用

飞行模拟器在Windows环境下，用Vc＋＋和Open GL、Open GVS等软件开发工具，采用面向对象的程序设计方法实现仪表仿真、视景仿真、飞行方程仿真和控制台仿真的系统仿真功能。多功能飞行模拟器采用具有真实驾驶杆、油门杆、脚蹬和各种按钮开关的驾驶舱，以一台工控机为主控机外挂几台微机组成，通过网络协议完成实时信息传递，数据交换和条件设置。此设备既具有良好的人机交互功能，又可作为本科生演示和相关专业研究生的实验设备，也可以利用此平台进行仪表、视景等系统的继续开发工作，因此具有良好的可扩展性。     

基于WinCC组态的实验室气候试验综合监控系统设计

如何实现飞机实验室气候试验过程中各种环境试验工况的快速切换,保证试验的连续性,是飞机气候实验室综合监控系统必须解决的问题。针对飞机气候试验控制任务要求,提出一套基于WinCC组态的分布式综合试验监控系统,采用分布式网络对各个工艺设备进行协调控制,利用模块化的设计方法对各试验工况进行定义,实现不同气候环境的模拟;利用WinCC组态软件开发了友好、方便的人机界面接口,实现对试验过程和设备运行状态的实时监测,有效地满足了试验需求,为飞机气候试验安全可靠进行提供了有利保障。     

机载维护仿真平台的设计与验证

机载维护系统作为飞机不可或缺的功能和保障系统,对飞机的日常维修和运营成本有着重要影响。机载维护仿真平台是对我国民用飞机机载维护系统的前期探索和验证。文中针对维护系统与其它成员系统之间的复杂交联特点,提出了一种机载维护仿真平台的独特架构设计,详细阐述了仿真平台的功能设计,利用灵活的用户人机交互界面和嵌入式计算机系统实现了机载维护系统的故障诊断和隔离功能,模拟了飞机状态监控参数的动态传输过程。最后,通过成员激励系统和仿真平台的交互实验,验证了仿真平台设计思路的有效性与实用性,证明了机载维护系统各项功能的正确性。     

煤矿综采工作面输送设备嵌入式监控平台设计

针对目前国内煤矿综采工作面输送设备监控系统存在的硬件结构复杂、成本过高、尺寸过大及散热不理想等问题,提出了一种基于嵌入式技术的煤矿综采工作面输送设备监控平台设计方案。该平台以嵌入式微控制器STM32为核心,通过集成RS485和以太网等接口实现监控数据传输。基于嵌入式实时操作系统μC/OS-II开发了平台多任务应用软件,并采用图形用户界面软件μC/GUI设计人机交互界面。该平台可实现对各输送设备工况和启停状态的集中监控,具有性价比高、集成度高、功耗低等优点。     

GNSS脆弱性环境仿真系统设计

设计了一种GNSS脆弱性环境仿真系统,该系统提供包括GNSS信号传输全链路干扰(GNSS电磁干扰、大气电磁环境、空间链路故障)的综合仿真。该系统主要由空间系统故障模拟器、欺骗/阻塞干扰器、信号模拟器、软件接收机及相应大气模型软件组成。该系统可实现GNSS系统不同脆弱性干扰场景下的仿真测试,产生干扰射频信号输出。介绍了系统主要模块的设计方案,并利用相应模块进行实验分析与效果显示,实验证明了各模块的有效性,系统方案的可行性。