星载环境下可重构技术分析

针对卫星在宇宙空间运行易受到各种高能粒子辐射,产生的单粒子现象会影响卫星正常工作的问题,通过总结传统的抗单粒子效应的几种方法、可重构技术的发展与分类,分析研究了星载可重构系统设计方法用来抗空间环境辐射效应。通过硬件平台的动态重构可以有效克服单粒子效应的影响,实现远程故障维修、硬件可升级、可靠性提高和成本降低等目标。     

一种适用于空间飞行器的可重构信息处理平台硬件设计

在我国空间通信技术取得巨大发展的今天,对空间飞行器电子设备功能可重构、可升级、运行代码可更换的需求越来越多。分析了空间辐射效应对高性能数字信号处理器（DSP）和SRAM型FPGA的影响,提出了一种适用于空间飞行器上的可重构信息处理平台的硬件设计方法,具有可重构、可在线升级运行代码的特点。该硬件架构计由高性能DSP和高可靠性的反熔丝FPGA为主要组成,提出了这种架构对抗空间单粒子效应的方法。该电路设计方法可以为空间飞行器通信设备的设计提供参考。     

随机信号实时重构的快速算法及其DSP实现

针对随机信号重构过程中在保证重构信噪比达到50dB时进一步提高实时性,提高频率分辨率这一目的,提出了一种可由DSP实现的快速算法。该方法基于傅里叶变换的共轭对称性,对功率谱做了特殊对称化处理,以保证重构得到的信号短序列的实对称化,从根本上降低了运算量,减小了从主机向DSP下传数据的压力。实践证明,相较以往方法,该算法可将重构过程的运算量降低一半,频率分辨率提高4倍,可以广泛应用于地、海雷达杂波信号重构、随机振动台振动信号再现等信号实物、半实物仿真领域。     

一种提高SRAM型FPGA抗单粒子翻转能力的系统设计方案

本文基于国产智能刷新控制芯片,为星载SRAM型FPGA提供了一款高可靠性系统设计方案,具有定时刷新、重载、回读、在轨重构等功能,极大提高了SRAM型FPGA电路的抗单粒子事件能力,满足星载产品空间应用的需求。     

一种新型软件无线电重构加载方法研究

介绍了一种基于软件无线电平台的重构加载方法,通过研究可重构软件无线电硬件体系结构,FPGA可执行设备重构加载原理、协议及Davinci系列处理器高速并行外部存储器接口(EMIF),提出了一种基于DSP+ FPGA的重构加载方案,实现了FPGA设备驱动和重构加载软件设计.实验结果表明,软件无线电重构加载方案可高速、准确、可靠地完成波形文件重构加载及不同通信模式的无缝切换.     

编队卫星合成孔径雷达空时二维压缩感知成像

以减小编队小卫星数据传输负荷,加快编队小卫星合成孔径雷达(SAR)成像速度为目的,提出了一种基于空时二维压缩感知(CS)理论的解决方案。通过对编队小卫星SAR回波信号模型稀疏性的研究与分析,提出了一种基于该回波模型的空时二维压缩算法。在此基础上建立了编队小卫星SAR的回波稀疏模型和目标信息的重构矩阵,并用最小l1范数算法对压缩后的数据进行了时间维和空间维的恢复重构,实现了编队小卫星的低负荷、快速成像。通过仿真分析,验证了该方案的有效性。     

微小卫星单粒子闩锁防护技术研究

对于在轨微小卫星而言,单粒子闩锁(Single Event Latchup,SEL)是最具破坏性的单粒子效应之一,其后果轻则损坏器件,重则使在轨卫星失效。首先介绍了SEL发生机理,分析并总结现有抗SEL的关键技术。其次提出了空间单粒子闩锁防护措施并设计了一种可恢复式抗SEL电源接口电路,实现对卫星星上设备的防闩锁及过流保护。最后利用脉冲激光模拟单粒子效应技术对具有飞行经验的芯片进行实验测试。实验结果表明,该电路能够准确地检测SEL的发生,有效解除SEL效应,保证系统运行稳定可靠。     

可重构星载多波束相控阵天线设计与实现

提出了一种适合于在轨重构的星载多波束相控阵天线软、硬件架构方案,分析了星地环路可重构策略、实施可行性和关键技术。通过对比分析,利用可编程门阵列的动态可重构特性,确定相控阵天线采用数字波束形成的工程实施方案。研制了可重构星载相控阵天线原理样机,模拟S波段两组不同波束指向的波束形成参数间动态重构,有效验证了可重构策略的正确性与合理性。     

数字信号处理器在工业CT中的应用

为了实现工业CT(Computerized Tomography)算法的快速重构，在高性能数字信号处理器(DSP--digital signal processor)硬件资源的基础上，设计了一套DSP处理系统，并提出利用软件优化的方法。通过工业CT重构实例，表明用DSP作CT系统的运算核心，在不影响重构精度的前提下，可实现工业CT算法的快速重构。     

基于双FPGA系统的高速全局动态重构设计与实现

基于双FPGA芯片的可重构原型系统,提出一种系统高速全局动态重构设计方法。利用Xilinx Virtex-7系列FPGA的常规配置通道,使用一片规模较小的FPGA芯片作为重构控制器对大规模算法FPGA芯片实现全局动态重构。实验结果表明,系统重构时间小于60 ms,与常规FPGA逻辑下载方法相比,配置效率提高了2~3个数量级。     

一个应用于星簇内部的动态重构策略

根据星簇内部网络拓扑动态变化,提出了一种适用于星簇内卫星受损后可自主实现拓扑和动态重构新策略,包括节点和链路的动态重构策略。提高了星簇内部拓扑结构的稳定性,并结合了路由反转算法和按需路由算法来保障通信效率,并充分考虑了星簇内卫星拓扑结构以三角形形成的局域网最为稳定等特点,为星簇内部的动态重构提出了一种新方法。     

基于DSP+FPGA系统在线重构技术

阐述了数字设备重构的重要意义,详细介绍了基于DSP+FPGA系统的在线重构方法,同时对重构的安全性进行了讨论,并给出了一种可行的安全措施。     

基于粒子群和差分进化的混合算法的配电网重构

根据粒子群和差分进化算法的特点相结合,提出了一种混合算法来解决配电网重构问题。并对粒子群和差分进化的混合算法原理作了详细的描述,根据电力系统的特点对配电网重构混合算法的具体步骤作了详细的描述。该算法以网络损耗最小为目标函数应用于IEEE16节点典型模型的配电网络重构中,仿真的结果表明,该混合算法在重构问题中的可行性和有效性。     

基于JTAG边界扫描方式的重构控制器的设计

为充分利用硬件资源,满足不同的应用需求,本文提出了一种基于JTAG边界扫描模式配置的重构控制器,详细介绍控制器的硬件实现以及配置流程,该控制器通过模拟JTAG接口时序及TAP状态机的功能,实现在系统配置目标可编程器件。     

基于量子粒子群优化算法的光纤光栅参数重构

提出了一种基于量子粒子群优化算法的光纤光栅参数重构方法。该方法通过传输矩阵法得到优化目标函数,并将待优化的光纤光栅参数以粒子表示,再让粒子在解空间模拟量子行为进行搜索。以均匀布拉格光栅和线性啁啾光纤光栅为例,分别采用遗传算法(GA)、经典粒子群优化(PSO)算法以及量子粒子群优化(QPSO)算法对其进行参数重构。与传统粒子群算法及遗传算法相比,该方法借鉴了量子行为,具有更好的收敛性能和稳态性能。数值结果表明,种群规模为40时,针对均匀和非均匀光栅分别进化100代和200代得到的重构参数误差均小于0.5%。     

基于XC6200的可重构处理器设计

本文讨论一种针对图像信息处理应用的可重构处理器设计与实现.该处理器采用DSP+FPGA的混合计算结构,既具有制造完成后的可编程性,又能提供较高的计算性能,可适用多种实时图像信息处理应用的需要.文中还对动态重构的实现及可重构芯片设计等问题进行了较为深入的讨论,并用设计实例论证了作者的设计思想.     

面向DSP应用的可重构计算

DSP应用的特点是计算密集并适合并行处理,传统的可编程处理器与ASIC在性能和灵活性上各有优劣.因此出现了一种新的计算模式-可重构计算.由于它能将效率和灵活性很好地结合在一起,故正得到广泛的关注和研究.本文在介绍可重构计算的概念和分类的基础上,着重讨论了一些主流的可重构计算系统,分析了各类系统应用于DSP的特点,对可重构计算在计算模型,编译器,映射技术以及开发环境等方面的现状和趋势进行了探讨,并给出了自己的思考.     

卫星导航星座在轨测试系统总体技术研究

卫星导航系统主要由空间段导航卫星、地面段运行控制系统和接收机组成。在轨测试是在导航卫星发射入轨后对其各项功能及指标进行全面检验,判断是否满足卫星导航系统运行的要求。导航卫星在轨测试设备具有与地面运行控制系统相同的信号体制和基本功能,专业用于导航卫星的在轨测试。介绍了导航卫星在轨测试设备的组成,简单分析了利用该设备进行导航卫星在轨测试的方法,提出了一套行之有效的针对导航卫星在轨测试的方案。     

基于CCD传感器的空间目标探测可重构高速图像处理机设计

针对CCD空间目标探测系统中图像数据量大、待检测目标信噪比低、实时性要求高等特点,提出了一种基于时空域融合滤波的运动弱小目标检测算法,并完成了一种基于FPGA和DSP的高速图像处理机设计.该设计充分利用FPGA灵活、可编程特性和DSP在实现复杂运算方面的高速、程序动态可加载特性,并结合流水、并行等具体实现方法,使得该结构具有高速、灵活和可重构等特点.实际应用表明该处理机设计能够有效满足空间目标CCD探测系统要求.     

基于面阵分时分视场成像的在轨相对辐射定标方法

光学遥感卫星的辐射定标是卫星数据定量化应用的前提条件,针对静止轨道大面阵光学载荷成像特点,提出一种基于分时-分视场成像的在轨相对辐射定标方法。选取合适的亮、暗均匀场地,通过卫星姿态机动完成整个视场的定标,得到所有探元在轨相对辐射定标系数,可有效解决现有场地难以覆盖卫星视场而带来的在轨相对辐射定标难题。