航天器高可靠智能供配电系统设计

供配电系统是航天器电气系统的重要组成部分,为航天器所有用电负载设备提供及分配电能,其性能的优劣直接关系到飞行任务的成败;为了提高航天器供配电系统的可靠性和智能化程度,从航天器供配电系统的功能与组成出发,结合工程实践经验,详细阐述了实现高可靠智能供配电系统的各项关键技术,如SSPC智能配电技术、系统冗余设计技术、故障隔离技术、总线控制技术和浪涌抑制设计技术等;该系统在地面试验中得到了充分验证,文中对其试验测试数据进行了分析。     

基于固态功率控制器的器载配电器的BIT设计技术研究[BT)]

航空航天飞行器发展迅速,用电设备数量增多,飞行任务复杂性增大,对飞行器配电系统的智能程度以及可靠性提出更高要求。配电器是配电系统的核心设备,为飞行器所有用电负载设备分配电能,其性能的优劣直接影响到飞行任务的成败,BIT（Built-In Test）技术是一种能够显著改善系统或设备测试性能和诊断能力的重要手段。研究了以固态功率控制器为核心器件的配电系统总体方案,对固态功率控制器的故障模式与测试方法进行了分析,给出了测试点设计和优选方法,通过故障诊断能力计算结果表明BIT设计技术可提高配电系统的可靠性和智能化程度。     

基于LVDS的固态存储器与地面综合测试台通信系统设计

针对遥测系统远程数据传输过程中出现的由于干扰引起的误操作以及数据紊乱问题,提出了一种基于LVDS的具有高可靠性的通信系统解决方案。系统以FPGA为控制核心,采用LVDS高速数据传输技术,实现飞行器遥测数据存储系统与地面设备的通信。为保证数据链路与命令控制链路的准确性和可靠性,设计了一套完整的通信协议。经大量试验表明,本通信系统系性能稳定、数据及命令传输可靠,现已应用于某航天遥测数据通信系统。     

远程遥测姿态控制系统设计

为全面测控飞行器姿态,设计了一种能实时监测、控制飞行器姿态倾角的远程遥测系统。采用FPGA进行中央逻辑控制,构建了智能变送模块。将上位机作为终端设备,结合步进电机24BYJ48-5V与双轴倾角传感器ROB100,完成步进电机闭环控制,实现-90°～+90°范围内任意倾角值的实时测量与控制,精度达0.5°。通过大量试验结果表明,该系统可靠性高,各项性能指标均满足项目需求。     

基于CAN总线的遥测数据处理模块软件设计

随着飞行器电子综合化技术的发展,数据总线在飞行器中得到大量应用。为满足某飞行器总线系统测量的需求,本文设计了一种基于CAN总线的遥测数据处理模块。硬件部分主要由CAN总线驱动器模块、DSP数字信号处理模块、FPGA逻辑处理模块组成。软件设计包括TMS320F28335的初始化,CAN总线数据处理和外部中断处理三部分。该模块用于某飞行器双路CAN总线数据的采集及处理,并经过了多次飞行试验验证。该模块简化了系统设计,实现了高速、可靠的CAN总线遥测数据处理。     

FPGA中信号可靠性设计的方法研究

对FPGA程序设计中存在的信号抖动、相位差异以及在模块继承时不同时钟域引起的软件异常等可靠性设计问题,将目前常用的信号抖动抑制及判断方法进行了分析总结,提出了几种新的FPGA内部的信号处理方法;通过实验验证,这些方法对不同脉冲宽度、不同突发频率的随机干扰,能够进行有效抑制;通过合理降频、例化原语等方法优化软件设计,提高了FPGA输出信号的完整性和可靠性;在航天、航空和工业控制领域中,有效地解决了软件系统的可靠性问题,为建立可靠性高、运行稳定的软件系统创造了条件。     

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。     

一种高可靠宇航控制器设计及可靠性评估

将8051、存储器等IP核集成在FPGA内部, 可实现宇航控制器高可靠、小型化的应用需求。但FPGA在空间环境中容易发生单粒子翻转事件（SEU）,影响系统正常功能,常采用在FPGA内部进行三模冗余（TMR）设计。针对三模冗余系统无法纠正配置区中发生的SEU故障,提出了一种采用三模冗余架构并对FPGA配置区域进行刷新重载的解决方案,同时采用马尔可夫模型对该设计方案进行了可靠性评估和仿真。结果表明,采用该设计架构的宇航控制器具有较高的可靠性与安全性,可实现飞行器的长期稳定运行。     

线性压缩机驱动的微型同轴脉冲管制冷机寿命试验

介绍了一种用于测试线性压缩机驱动的微型同轴脉冲管制冷机系统可靠性的试验系统 ,此试验台的建立将用来获得目前国内的同类系统的可靠性数据 ,为今后此种制冷系统用于国防、航空、航天打下基础     

虚拟试验支撑框架VITA研究与实现

虚拟试验验证技术可为复杂航天产品的试验验证提供有效的技术支撑。本文主要介绍了虚拟试验支撑框架VITA研究与实现情况,包括其系统组成及主要技术特点,重点介绍系统实现方案及其在飞行器研制过程中的应用情况。实践表明VITA支持对产品关键系统的技术性能验证,有效解决了产品难以开展大系统联合试验的难题。     

双模冗余器载计算机设计与实现

器载计算机是航天器电气系统的重要组成部分,其可靠性对航天器能否完成任务至关重要。为了保证航天器上计算机在出现故障时仍能正常工作,对双机冗余器载计算机的体系结构、切换策略、判别准则等内容进行了研究,在保留主份机与双机切换电路、备份机与双机切换电路之间的状态工作信号的基础上,通过在主份机、备份机之间新增加一个状态工作信号,提出了一种改进的自主切换策略。实践表明,运用改进的自主切换策略,在双机切换电路中的自主切换模块出现故障时仍能实现自主切换,同时将比较器设计为软件,采用软件表决、软件选通的思路,消除了硬件比较器的关键单点故障,这些容错设计改进能有效地提高器载计算机系统的可靠性,对高可靠器载计算机设计与实现具有较好的工程参考意义。     

具备重构能力的三模冗余器载计算机研究

器载计算机是航天器电气系统的重要组成部分,需要冗余技术来满足其高可靠性运行要求。为了保证航天器上计算机在出现异常故障时仍能正常工作,对传统三模容错结构、具有降级功能的三模容余结构的体系结构、算法原理、关键技术等内容进行了研究。综合使用多种检测机制确保可靠锁定故障机,基于故障机无法修复时再逐步降级使用的策略,以正常工作的当班机为基础,通过故障机在每个流程的开始读取刷新后的当班机指针和重要状态参数并在流程的结束向当班机发送同步请求的方式,提出了一种具备重构能力的三模冗余器载计算机设计方案,设计了三模冗余重构流程,使故障机具备自修复的能力。实践表明,该重构方法能有效地提高器载计算机系统的可靠性,对高可靠器载计算机设计与实现具有较好的工程参考意义。     

基于FPGA和CAN控制器软核的CAN总线发送系统的设计与实现

基于FPGA嵌入式片上可编程技术,采用现有的CAN总线控制器软核模块,设计了软核控制程序,将由CAN控制器软核及其控制程序组成的CAN发送软件嵌入在FPGA内部,开发了CAN总线通信系统,实现了对CAN总线数字量的发送。经过软件仿真验证、静态时序分析和硬件系统测试,仿真和测试结果表明,该系统设计合理,方案可行,时序正确,功能、性能满足要求。系统将硬件软件化,有效的减少了外围芯片的数量,降低了系统的体积和功耗,提高了产品的集成度、通用性和可靠性,具有良好的实用价值和推广前景。     

新一代ARINC429总线监听模块设计技术

在飞行试验中,机载ARINC429总线往往包含重要的试飞数据,采集ARINC429总线是试飞测试系统中重要的一环。以往的ARINC429总线采集技术,一般采用分离元器件构成,造成电路体积大、功耗大,可靠性降低。在新一代网络化采集器创新性预研背景下,提出了一种基于DSP和FPGA架构的通用设计方案,FPGA进行总线协议解析,DSP进行数据的筛选,充分发挥出FPGA的并行优势和DSP的灵活特性。同时,设计了数据采样和传递机制,并在实际工程中得到应用。     

基于CAN总线的高可靠成像控制系统设计

为了实现多套成像设备的智能化控制,设计了基于CAN总线的成像控制系统,并给出了设计中关键技术的解决方法;首先,给出了可靠性高的热备份CAN总线控制系统硬件设计原理;其次,介绍了基于FPGA的CAN总线协议芯片—SJA1000逻辑控制原理与方法;最后结合实际工程项目阐述了控制系统的工作过程;试验结果表明,该设计性能稳定、可靠性高,能够满足多台成像系统的智能化控制;设计理念和方法具有通用性,系统的可扩展性强。     

基于FPGA的智能建筑湿度检测控制系统设计

在信息化社会,智能建筑越来越多的被提及,智能建筑是指对建筑内外信息交换、舒适性、便利性和节能性的要求;建筑物室内湿度是人们在其中生活、工作、生产的重要考量因素;而随着技术发展,以高效稳定的FPGA芯片为核心的控制系统开始向智能建筑领域应用部署;因此文章提出并设计了基于FPGA的智能建筑湿度检测控制系统方案;文中采用硬件分析和软件设计相结合的方法;硬件分析需要对系统做一个整体把握并寻找经济实惠、稳定可靠的芯片,硬件的可靠是系统稳定工作的前提;软件设计需要将系统的工作方式和实际可能遇到的问题考虑进去,提高系统的容错能力;最后软硬结合并实验实践操作验证系统的可靠性;在实验结果中,该系统可以有效的调节室内的湿度并根据遇到的问题发出警告提示;得出结论,以FPGA控制器为核心的系统,可以担起智能建筑的湿度检测控制任务,并稳定工作。     

托卡马克脉冲电源实时控制系统设计

为提高托卡马克装置磁场电源的控制性能,实现对等离子体的先进控制,设计了基于LabVIEW RT和FPGA的磁场电源实时控制系统。根据等离子体控制对电源控制系统实时控制的要求,使用反射内存卡实现实时数据传输,应用实时操作系统来保证系统的确定性应用和系统的可靠性,采用NI 7813R系列数据采集卡实现对晶闸管变流器的控制。实验结果表明,该系统满足等离子体放电对电源控制系统实时性的要求,并具备较高的可靠性和稳定性。     

RIBLLⅡ与CSRe中束流控制系统的设计

 介绍了兰州重离子加速器冷却存储环（HIRFL-CSR）的实验环CSRe以及次级束线RIBLLⅡ中束流控制系统的设计。该系统主要采用了Java,COM,Oracle,ARM,DSP,FPGA等技术实现了对磁铁电源的实时、同步控制,已达到对束流的控制。该系统已经运行于现场的束流调试中,并在RIBLLⅡ的束流调试中运行正常、性能稳定。     

闭环光纤陀螺数字信号处理系统设计

针对光纤陀螺信号处理要求实时性高、算法较为复杂的特点,提出了一种以Xilinx公司的现场可编程门阵列XC6SLX16为基础的闭环光纤陀螺信号处理方案。根据光纤陀螺高精度和匹配性要求,对闭环信号处理系统关键的模数转换器和数模转换器的选择进行了理论分析,并对系统的硬件和软件进行了设计。对试验样机的测试结果表明,该系统能准确快速地实现光纤陀螺信号检测,体积小、功耗低、可靠性高,对光纤陀螺的工程化具有实际的参考意义。