基于FPGA的高速数据传输系统设计与实现

为了满足国家重点专项“量子科学实验卫星”中“量子存储板”高速串行数据传输的测试要求,提出了一种以Nios II嵌入式处理器为控制核心,TLK2711、RS422、USB2.0和千兆以太网为传输接口的高速数据传输解决方案;系统采用TLK2711完成高速数据的串并转换,采用RS422完成命令和控制信号的传输,实现与“量子存储板”的高速数据传输;利用Xilinx公司Zynq-7000芯片独有的ARM+FPGA架构实现千兆以太网完成数据的高速传输,利用EXAR公司XR21V1414 USB转串口芯片实现命令、遥测等数据的传输;采用Labview编写上位机控制整个系统的运行,实现命令发送、指令解析、运行状态显示、数据帧产生、高速数据传输、解析和存储等功能;实测结果表明,此系统数据传输速率高达600 Mbps,满足高速串行数据传输的要求,且具有稳定性高、可靠性好等优点。     

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。     

基于模块计算机的千兆网磁共振谱仪控制接口

提出了一个基于模块计算机的磁共振谱仪的控制接口,它建立了核磁共振成像谱仪与上位计算机之间的通信,实现了控制谱仪、上传和下载、数据处理等功能,具备较高的传输速度,以及较好的实时性. 该接口以硬件模块的方式集成到谱仪上,通过千兆和百兆以太网连接上位机,接收下传至谱仪的序列;用中断机制和直接内存存取(DMA)方式实现与谱仪的数据传输,并将处理采集到的回波数据并上传到上位机. 控制接口的设计采用模块计算机Computer-On-Module(COM)的设计思路,以高性能的处理器为嵌入式平台,在Linux操作系统下开发驱动程序和应用程序. 实验证明,该模块具有数据处理速度快、传输速率高,成本低,体积紧凑,扩展性强等特点,是实现磁共振谱仪高性能的控制接口的理想方案.     

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。     

基于web网络优化协议的水质污染程度在线监测系统设计

针对传统人工水质污染程度检测工作效率低、实时监测能力不强的问题,设计并实现了基于web网络优化协议的实时在线水质污染程度自动监测系统,系统利用无线传感器网络节点对区域水源水质进行监测,通过无线分组通信技术与宽带网络对数据进行远程传送,工作人员可实现web实时在线的水质信息查询、管理控制、数据收集、报警提示等操作,基于web的水质监测系统,提升了系统的可扩展性、易用性以及实时性等;系统硬件包括传感器模块、无线通信模块、单片机外围电路、以太网接口模块等;系统软件设计了web网络优化协议、系统监测平台、远程参数设置、驱动程序等内容;应用该系统对西安市护城河的水质进行污染程度监测,部署20个传感器监测节点,1个监测子站节点,1个远程web监测主站,分别监测河水中pH值、总磷浓度TP、化学耗氧量(COD)、氨氮浓度,连续采样两天时间,通过仿真实验表明,该系统实现了100%的通信成功率,网络之间访问速度是传统网络协议的5~8倍,无线传感器网络与远程监测工作稳定可靠,通信速率满足实时监测要求,适用于对城市水源水质污染程度的实时在线监测。     

基于双模接口的测试系统设计

为了对飞行设备进行各种性能参数的测试,同时避免因环境因素而带来的数据传输不稳定的问题,使用双模接口(以太网接口与USB接口)实现上位机与测试系统的通信,通过对采样电路进行优化产生多路高精度信号并实时监测接收返回的群信号。经实验证明,系统完全可以完成各种环境中的功能测试,并提高了系统测试精度与传输数据的可靠性。     

基于GPS与Iridium9523的信标机设计

针对沙漠、戈壁等特殊环境下,飞行器飞行试验落点快速搜索问题,提出了一种基于GPS与铱星Iridium9523的信标机设计方法,利用GPS模块实时获取飞行器飞行试验过程中的位置信息,同时利用铱星的全球移动通信链路实时转发,最终将位置信息发送至地面试验人员,实现被测目标的实时定位。本文设计的信标机结构简单,功耗低,定位精度高。多次实地测试表明,该设备能够可靠的完成定位信息的获取与转发,其水平位置精度2.3米,具有良好的应用前景。     

基于以太网的分布式数据采集与双模式管理系统

针对HL-2M装置诊断设备中采集系统布局分散、信号容易衰减和被干扰的问题,提出了一种新颖的以太网分布式数据采集系统和管理方案。采集模块具有以太网接口,能够容易远距离分布式放置和接入局域网。集中管理系统运用多线程Socket网络通信技术,采用客户端/服务端双模式,分不同级别管理采集系统,实现数据采集、存储、上传与集中管理功能。在真实放电实验中测试表明,采集系统具有测量准确,抗干扰性能强,数据传输速度快,方便部署和管理的特点,能够满足等离子物理诊断系统的数据需求。     

基于以太网的分布式数据采集与双模式管理系统

针对HL-2M装置诊断设备中采集系统布局分散、信号容易衰减和被干扰的问题，提出了一种新颖的以太网分布式数据采集系统和管理方案。采集模块具有以太网接口，能够容易远距离分布式放置和接入局域网。集中管理系统运用多线程Socket网络通信技术，采用客户端/服务端双模式，分不同级别管理采集系统，实现数据采集、存储、上传与集中管理功能。在真实放电实验中测试表明，采集系统具有测量准确，抗干扰性能强，数据传输速度快，方便部署和管理的特点，能够满足等离子物理诊断系统的数据需求。     

舰基遥测综合解调控制系统设计

遥测实时监控是保障试飞安全、提高试飞效率的重要手段。针对舰上特殊的试飞环境限制,现有遥测系统不能适应其任务需求,为完成某型号飞机舰上试飞任务,需要对现有遥测接收系统进行改进,以应对特殊试飞科目下对遥测信号的需求。采用跟踪接收机模块,并开发相应的解调模块,对系统设备进行远程控制解决了远距离数据传输的信号衰减问题;对遥测系统的自动温度控制大大提高了系统设备的环境适应性;通过接口转换实现模拟图像的网络输出、接收机模块和天线的网络串口转换,简化了信号接口类型,降低了信号传输的难度;从而实现小型化的舰基遥测综合解调控制系统设计。     

消息重复型ARINC429总线事件消息包机载实时处理技术研究

ARINC429总线广泛应用于民用飞机中,在飞行试验中,消息重复型ARINC429事件信息的实时监控占用很大的遥测带宽资源;采用机载嵌入式数据处理模块,通过将其嵌入到机载测试系统中,通过采集器底板总线获取ARINC429采集模块采集到的数据,对飞机事件信息进行解析处理,并将处理结果通过遥测系统遥测下传至地面监控中心,大大降低了遥测带宽需求,对于飞行试验实时安全监控有重要意义。     

云环境下基于多虚拟机的在线视频监控系统设计

针对常规视频监控系统在线实时性不强,海量视频数据传输迟滞,任务管理单一等问题,提出了构建在云计算环下基于多虚拟机技术在线视频监控系统 ,利用云计算平台中的物理资源与服务资源提升在线视频监控系统数据处理能力,虚拟机可同时处理大量的视频监控数据,并将视频数据以云存储的方式存储于云端服务器,降低了设备建设成本,可根据不同用户需求定制相关服务。本系统基于云计算平台设计,应用数十台乃至数百台虚拟机对在线视频监控数据进行处理,设计实现了云平台下在线视频监控系统的结构设计、以太网通信接口设计、服务器硬件配置和虚拟机控制。在软件设计方面通过对各虚拟机资源利用率的计算而动态分配资源,从而可以有效减少网络传输系统状态信息的带宽开销。通过系统功能与性能测试表明,在常规公共网络10M带宽的情况下,本系统在线视频监控数据的传输延迟时间相比于传统视频监控减少了85%以上,监控视频数据量减少了75%以上。     

基于综合监控的设备状态修方案研究

随着工业控制领域的不断发展,综合监控系统已经日趋成熟并于工业现场运行较长时间。而基于综合监控系统获取的大量历史数据的分析和实时数据的使用并没有开展深入的探讨。本方案提出了一种基于综合监控系统的状态修方案,把综合监控系统的历史数据经过一定的清洗,建模导入到大数据平台,通过相应的算法分析,从而改善维修决策模型并建立设备评价体系;把实时数据实时的传递到设备状态页面,减轻了传统巡检工作,保证了设备检查效果;把设备报警数据通过分类,分项,直接派生检修工单,实现了设备维修的自动化。     

基于互联网+的高校能源管理信息系统设计与开发

为了实现高校能源管理的信息共享,提高对高校能源信息管理的智能水平,提出一种基于互联网+的高校能源管理信息系统开发设计方案。系统采用感知层、网络层和应用层的三层结构,采用RFID、 条形码、蓝牙、红外等数据信息感知技术进行高校能源信息的原始采集,在网络层通过ZigBee 和无线通信技术进行信息融合传输,在控制设备中导入原始数据,在互联网+环境下建立数据处理中心,根据能源管理系统的现实需求进行信息融合和数据存储管理,设计嵌入式控制器对串口、并口、USB端口、以太网口及GPIB接口进行集成控制,在Linux内核下实现高校能源管理信息系统应用程序开发。系统测试结果表明,采用该系统进行高校能源管理,具有较好的信息存储、信息调度和信息检索能力。     

基于4G通信的民机试飞遥测监控技术架构

民机适航审定试飞时需要传输海量的测试数据,由于试验科目的苛刻要求,试飞任务需在多地同时开展。针对这种需求,提出一种基于4G通信的民机试飞监控技术架构,构建多地试飞一体化测试网络,并通过了飞行试验数据传输测试,该技术架构可满足试验机试飞数据高速传输需求,满足试验数据多地传输需求。该技术的应用增强了安全监控能力,提高试飞效率。     

飞行试验机载网络数据实时处理技术研究

为实现飞行试验机载网络数据实时处理,对动态数据接口、机载网络数据传输结构和实时数据解析方法进行研究,开发基于VC+ 的实时处理软件系统。根据数据采集系统生成的硬件配置文件建立动态数据接口与硬件进行连接,在此基础上利用网络套接字方法对实时传输的网络数据进行捕获,将捕获的网络数据结合结构参数信息进行解析处理,实现机载网络数据的实时处理。此软件系统已在某项目上进行测试并得到成功应用,实践证明此软件系统能够对机载网络数据形象准确的真实解析,进行数据有效性检查、数据采集与记录等方面的实时处理,同时为系统架构扩展和进行深一层的研究提供了科学保障。     

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。