基于抗辐照龙芯的星载计算机容错启动研究

将硬件冗余、检错纠错和刷新技术相结合,设计了一种以龙芯1E处理器为核心且使用FLASH存储引导程序的新型容错星载计算机结构。在对存储器进行冗余备份的基础上,采用硬件EDAC和刷新技术提高了存储器数据的可靠性。基于这种新型硬件结构设计,分析了星载计算机的可靠性,并提出了一种星载计算机高可靠容错启动方案。该方案通过利用硬件冗余资源和软件备份屏蔽了存在故障的存储芯片及出错软件,从而引导星载计算机正常启动。实验结果表明,该方案有效地屏蔽了常见的星载计算机启动故障,提高了星载计算机的可靠性。     

大容量存储设备在嵌入式系统的应用研究

分析了在嵌入式系统中采用的flash存储器的使用特点,并论述了如何对NAND FLASH进行有效全面管理的解决方案,包括如何设计文件系统,进行坏块管理等,如何垃圾回收及均衡各个NAND FALSH块的使用问题也进行了较详细论述。     

基于闪存的星载存储数据管理研究

由于闪存介质在航空航天数据存储中的优势,逐渐成为DRAM、SDRAM之后的下一代卫星存储解决方案。但由于闪存的存储特性,目前缺乏对数据存储的有效管理,星载闪存文件系统面临诸多有待研究的问题。通过分析星载环境下卫星存储特征,给出星载环境下的数据管理需求,并实验模拟发现在 IOPS（每秒进行读写的次数）、元数据、吞吐量、随机寻址四种性能指标上,F2FS优于BTRFS、exFAT、NILFS这三种类闪存文件系统;结合具体测试,分析了闪存内部并行对于文件系统的影响。论证得到F2FS较适合对基于闪存的星载存储进行数据管理,并结合数据管理需求提出了适用于星载环境下的几点改进方案,为星载环境下闪存文件系统设计和实现提供了研究基础。     

基于通用串行总线接口的语音存储及播放设计

该设计实现了语音文件的播放以及存储,基于通用串行总线（USB）接口的设计方便了文件的更新以及转存。为实现功能,采用带有USB接口以及MP3解码器的单片机作为控制MCU,MCU通过控制大容量的FLASH存储器实现数据读写,在设计中利用FAT文件系统实现文件的管理。     

嵌入式Linux下JFFS2文件系统的实现

文件系统是操作系统的重要组成部分之一,它为操作系统内核提供了存储和管理数据的机制,并为用户程序提供了对数据的访问接口。嵌入式文件系统不仅要具有一般文件系统的功能,还要满足嵌入式系统的特殊要求。JFFS2文件系统就是专门针对在嵌入式系统中得到广泛应用的Flash存储器而设计的,能很好地满足嵌入式系统的各项要求。文中介绍了嵌入式Linux系统下的Flash存储器和日志文件系统,并结合一个具体的实验平台,给出了JFFS2文件系统的移植和实现过程。通过在嵌入式Linux下使用JFFS2文件系统,可以为应用程序的开发奠定良好的基础。     

基于NOR FLASH的FAT文件系统的实现

本文针对小容量NOR FLASH的特点,基于SST39VF160 NOR FLASH实现FAT文件系统的移植,采集数据以文件形式存储在FLASH上,便于主机的访问和操作。     

星载数据加密容错研究

在空间辐射环境中,单粒子反转效应(SEU)会导致星载系统存储器逻辑位发生翻转,且无法单纯依赖硬件措施完全消除,又由于卫星通信加密设备在大多数加密模式下具有错误扩散特性,星载数据加密设备的SEU软故障会导致批量数据不可用.针对星载数据加密过程的SEU影响问题,设计了基于奇偶校验码的星载数据加密过程检错算法和基于海明码的星载数据加密过程纠错算法,该容错方案可以有效降低SEU对星载数据加密过程的影响,提高星载数据加密的可靠性.通过大量图像数据仿真实验结果表明,提出的容错方案对星载数据加密过程可靠性的提高率与位出错概率成反比,有较好的空间适应性.     

嵌入式Linux下JFFS2文件系统的实现

文件系统是操作系统的重要组成部分之一，它为操作系统内核提供了存储和管理数据的机制，并为用户程序提供了对数据的访问接口。嵌入式文件系统不仅要具有一般文件系统的功能，还要满足嵌入式系统的特殊要求。JFFS2文件系统就是专门针对在嵌入式系统中得到广泛应用的Flash存储器而设计的，能很好地满足嵌入式系统的各项要求。文中介绍了嵌入式Linux系统下的Flash存储器和日志文件系统，并结合一个具体的实验平台，给出了JFFS2文件系统的移植和实现过程。通过在嵌入式Linux下使用JFFS2文件系统，可以为应用程序的开发奠定良好的基础。     

基于贪婪策略的NAND FLASH存储器的磨损均衡算法研究

NAND FLASH存储器是无线传感器网络节点的存储设备。传感器节点在监控区域中不断获取数据信息,并进行节点之间的数据交互,使得NAND FLASH存储器频繁地进行写操作,从而造成物理块的擦除次数不均衡,缩短了存储器的使用寿命,最终影响整个传感器网络的使用寿命。针对上述问题,提出了贪婪策略的分区地址映射磨损均衡算法。该算法根据磨损擦除的参数进行贪婪选择,选择出擦除次数小的物理块进行写操作,而对擦除次数大的物理块进行配置与实验数据迁移,进入等待擦除。通过软件测试的方式,证明了所提算法可以有效地实现并优化NAND FLASH存储器的磨损均衡。     

掉电中断的嵌入式设备高可靠存储方案

嵌入式设备通常基于Flash存储器和TFFS文件系统构建数据存储方案,本文针对其存储性能和可靠性问题,提出了一种基于掉电中断的数据存储优化方案。该方案将频繁变化的数据缓存于内存中,仅在设备下电时将缓存数据写入文件,最大程度降低Flash擦写次数,避免设备掉电引起文件系统元数据不一致导致无法访问文件的可能,提高了设备存储可靠性,延长了Flash芯片使用寿命。     

一种高效的星载高速固态存储器坏块管理算法

随着卫星技术的发展和功能的多样化,星载固态存储器需要存储的数据量越来越大,存储速率越来越高,在轨寿命越来越长。基于NAND Flash的星载固态存储器的并行存储方案得到广泛应用。但是由于NAND Flash存在初始坏块,且Flash芯片中坏块分布离散性较大。当固态存储器存储速率较高,并行存储的Flash芯片数增多,坏块经叠加映射后,使固态存储器有效容量损失较大。针对高速固态存储器的坏块问题,提出了一种高效的坏块管理算法,通过对坏块进行地址映射和替换,使固态存储器初始有效容量与装机容量的比值在高速并行存储的情况下仍能保持在97%左右,提高了Flash芯片存储容量的利用率,延长了大容量星载高速固态存储器的使用寿命。     

建立一个气象卫星资料共享系统

本文介绍了一个气象卫星资料共享系统的设计方案,文章对系统的功能、性能、硬件结构、软件结构、方案实施及系统应用、技术难点等方面作了较详细的论述,并着重对系统的应用软件：数据获取软件、入库管理软件、信息产品加工处理软件、信息产品Web浏览软件、数据检索软件、资料定制处理软件、数据下载软件、用户管理软件等,通过中间层软件与系统软件集成一个完整的卫星资料共享系统的软件系统进行了介绍。     

基于预分区策略的装备数据分布式存储方法

随着传感器技术和计算机技术的发展,装备在研制生产过程中会产生大量的数据,这些数据是海量的、多源的和异构的,企业需要考虑如何将数据进行快速处理和存储管理,进而利用加工后的数据提升装备生产制造能力。对卫星、飞机等典型装备数据进行了研究,提出了一种基于预分区策略的分布式数据存储方法。该方法研究HBase的预分区机制和装备数据模型特点,研究装备数据快速存储的影响因子,并给出了数据快速存储算法,使海量装备数据可以负载均衡地、快速地存储在HBase数据库里。最后,对模型的数据存储性能、负载均衡性、各类装备的适用性进行了评估试验。试验结果表明,该方法可以覆盖多种类型的装备数据,并在数据存储效率上有良好的表现。     

气象卫星资料虚拟存储系统设计与实现

利用服务器连接（SAS）技术和存储局域网（SAN）技术构建气象卫星资料存储系统。实现群集环境中计算机系统间的存储资源共享，设计虚拟存储管理软件对不同的物理存储设备进行逻辑管理，可以简化存储设备的使用，可以提高系统运行效率，国家卫星气象中心的气象卫星资料存储系统的运行结果表明，虚拟存储是解决群体环境中不同物理存储设备有效使用的一条切实可行的技术路线。     

干涉成像雷达高度计数据BAQ压缩的FPGA实现及数据评估

干涉成像雷达高度计(InIRA)是一种采用短基线、小入射角、一发双收的干涉测量技术,可以获取高相干海面回波,经数据处理获得干涉相位信息,再经反演得到海面高度,其突出优越性是可以获取宽刈幅、高精度海面高程信息;但由于其原始数据量巨大,给星上大容量数据存储和下行传输带来严峻的挑战;介绍一种用FPGA实现分块自适应量化(BAQ)压缩算法的方法,对已获取的某星载干涉成像雷达高度计(InIRA)海洋回波原始数据进行处理,分析不同压缩比对测量性能的影响;同时,根据新型InIRA的数据特点对原始BAQ算法进行改进,为未来星载干涉成像雷达高度计的数据压缩提供参考依据。结果表明：压缩比为8/3时,量化信噪比可达15 dB;压缩比为8/6时,2 km分辨率时海面高度测量误差约为2.68 cm。     

Implementation of InIRA Data Compression Using BAQ with FPGA

Interferometric Imaging Radar Altimeter (InIRA) is based on interferometric measurement technology with small incident angle, one transmitter and two receivers. Interference Imaging Radar Altimeter can obtain highly coherent sea surface echo and extract interference phase information from the echo, and then achieve sea surface height by inversion. Its prominent advantages are wide swath and high precision. However, because of the huge amount of data, it brings serious challenges to on-board high-capacity data storage and downlink transmission. This paper introduces a method with FPGA to realize Block Adaptive Quantization (BAQ) compression algorithm, which processes the original ocean echo data of a certain satellite borne Interferometric Imaging Radar Altimeter, and analyzes the influence of different compression ratios on the measurement performance. Meanwhile, the traditional BAQ algorithm was improved according to the data characteristics of the new InIRA. It provides reference basis for data compression of future spaceborne Interferometric Imaging Radar Altimeter. The test shows that when the compression ratio is 8/3, the SQNR can reach 15 dB. At 8/6 compression ratio, the measurement error of sea surface height at a resolution of 2 km is about 2.68 cm.     

A practical method for computing SAR satellite revisit times: application to RADARSAT‐1 and ENVISAT

Many geoscience applications of space‐borne Synthetic Aperture Radar (SAR) imagery require knowledge of the revisit time of the satellite at a location. In this paper, a practical method is presented for computing the revisit times of SAR satellites at any location on Earth. The method is based on the use of maps that give the number of imaging tracks, i.e. the number of satellite ground tracks from which a location can be imaged. With these maps and some basic equations, the revisit time of a SAR satellite or an arbitrary constellation of SAR satellites can be computed easily. As such, the presented method offers an alternative to computer programs that may not be available to everyone and often are tailored to the use of specific satellites. As an illustration of the method, maps with the number of imaging tracks have been computed for RADARSAT‐1 and ENVISAT and their ease of use is shown by means of an example.     

A temporal analysis of urban forest carbon storage using remote sensing

Quantifying the carbon storage, distribution, and change of urban trees is vital to understanding the role of vegetation in the urban environment. At present, this is mostly achieved through ground study. This paper presents a method based on the satellite image time series, which can save time and money and greatly speed the process of urban forest carbon storage mapping, and possibly of regional forest mapping. Satellite imagery collected in different decades was used to develop a regression equation to predict the urban forest carbon storage from the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) computed from a time sequence (1985-1999) of Landsat image data. This regression was developed from the 1999 field-based model estimates of carbon storage in Syracuse, NY. The total carbon storage estimates based on the NDVI data agree closely with the field-based model estimates. Changes in total carbon storage by trees in Syracuse were estimated using the image data from 1985, 1992, and 1999. Radiometric correction was accomplished by normalizing the imagery to the 1999 image data. After the radiometric image correction, the carbon storage by urban trees in Syracuse was estimated to be 146,800 tons, 149,430 tons, and 148,660 tons of carbon for 1985, 1992, and 1999, respectively. The results demonstrate the rapid and cost-effective capability of remote sensing-based quantitative change detection in monitoring the carbon storage change and the impact of urban forest management over wide areas.     

黑河综合遥感联合试验的数据管理与共享

“黑河综合遥感联合试验”(Watershed Allied Telemetry Experimental Research,WATER)是在黑河流域开展的以水循环及与之密切联系的生态过程为主要研究对象的大型航空、卫星遥感与地面同步观测科学试验。为了对试验产出和处理后的数据进行统一的管理和共享,促进试验成果在更大范围内的应用,“黑河综合遥感联合试验”建立了数据管理系统,并在中国科学院寒区旱区环境与工程研究所和北京师范大学成立了两个数据服务点负责数据的管理和分发。“黑河综合遥感联合试验”的数据管理系统是一个以元数据为核心的数据管理和发布系统,在数据管理方面介绍了元数据、数据文档和数据实体的组织与管理,在系统功能方面介绍了数据导航和数据可视化。“黑河综合遥感联合试验”目前已发布的原始数据共3.2 TB,预处理的数据2.5 TB,以粗粒度的形式组织了265个数据集,265条元数据与数据报告一起对数据集进行说明。