基于Windows XPE的水下航行器航行操纵系统多任务软件设计

航行操纵系统是水下航行器控制系统的重要组成部分。为了保证航行操纵系统的实时性与可靠性,鉴于其硬件板卡驱动支持Windows平台,故软件采用了一种基于Windows XPE实时嵌入式系统的设计方法,根据操纵要求对航行操纵系统实时多任务进行了划分,诸如手柄信息处理任务、自动控制任务和网络通信任务等,介绍了多任务执行实体—线程(thread)的优先级的设置和线程同步工具的选取,并分析了Windows的多线程调度策略,然后详细阐述了航行操纵系统各任务的执行流程以及实现方法。最后,对航行操纵系统进行了实验室仿真测试,结果表明该系统实时性和控制精度达到了设计要求,操纵系统性能良好。     

高光谱RX异常检测的多DSP并行化处理技术

为达到高光谱图像数据RX异常检测处理的高速、实时、海量存储等要求,本文提出了一种基于 CPCI Express 标准总线架构的多DSP高光谱图像并行处理系统的解决方案。系统采用4片DSP共享数据总线和存储器的紧耦合与Link口互联相结合的硬件拓扑架构。在该硬件平台上,针对光谱RX异常检测算法以及光谱图像三维数据的特点,分配各DSP并行处理任务,提出了一种利用图像空间分块计算并求整个图像的均值矩阵与协方差矩阵的4DSP并行处理技术。结果表明,在保证同等探测效果的条件下,采用本文的RX异常检测算法4DSP并行处理技术,可以达到单DSP处理4倍的时间效率,解决了DSP内存容量对大数据量图像处理的限制,并较好的完成了光谱数据的实时处理要求。     

遗传BP网络在雷达装备BIT虚警抑制中的应用研究

针对现有故障诊断方法不能有效抑制雷达装备BIT虚警的现象,提出一种遗传算法优化后的BP神经网络技术抑制雷达装备BIT虚警的方法;首先介绍经遗传算法优化后BP神经网络的基本结构和学习算法,再结合雷达装备BIT的特点,以某火控系统雷达发射机作为被故障诊断对象,采用9个具有代表性的雷达发射机故障特征和8个典型故障,以Matlab作为开发工具进行仿真实验;实验结果表明该方法能准确对故障进行定位,有效抑制BIT虚警,提高雷达系统故障诊断能力。     

基于DSP芯片的高速数字电路模块BIT设计

随着雷达数字化和智能化,含有多个DSP芯片的高速数字电路模块得到了越来越广泛的应用;针对基于DSP芯片的高速数字电路模块构成的信号处理系统诊断能力弱的问题,提出了通过优化模块BIT软件设计提高模块故障诊断能力的方法;分析了该类模块的BIT测试需求,着重介绍了模块主要BIT测试项目的测试原理和设计方法;通过模块自检软面板对模块BIT测试方法进行了验证;试验结果表明该方法具有实用性强、成本低等优点。     

基于GPU的高性能并行计算技术

针对NVIDIA CUDA(Compute Unified Device Architecture)架构的第三代GPU高性能计算技术开展了研究,利用具有448个处理核心的NVIDIA GPU GTX470实现了脉冲压缩雷达的基本数据处理算法,包括脉冲压缩算法与相参积累算法。根据GPU的并行处理架构,将脉冲压缩、相参积累完成了并行算法优化设计,有效的将算法映射到GPU GTX470的448个处理核心中,完成了脉冲压缩雷达基本处理算法的GPU并行处理实现,并针对处理结果效果与实时性进行了评估。     

一种舰船水下电场信号采集与分析软件设计与实现

舰船水下电场及防护技术是近几十年才被提出的新技术,对舰船水下电场的精确测量是开展各项研究的基础;针对舰船模型水下电场测量过程中采集信号精度要求高,实时性要求高,多路信号同时采集等难题,采用并行处理和模块化设计的思想,利用C++小1builder6.0和matlab软件,开发了一套舰船水下电场数据采集和分析软件,实现了舰船模型运动过程中水下电场的自动采集,并能对测量得到的舰船电场数据进行基本分析,存储相关结果文件;通过舰船模型水池运动实验,验证了本软件采集数据和电场特性分析的正确性。     

基于Modbus/TCP的配电网自动化远方终端设计

为了提高对现代雷达系统的故障诊断能力,开发了一种融合在雷达系统内部的嵌入式测试系统;系统通过在雷达内部布设测试设备,设置故障监测点和加入测试信号,对雷达各部分的工作状态、性能进行监测,用于雷达系统的性能检测和故障诊断,缩短平均维修时间（MTTR）; 硬件选用精密的测量仪器和先进的总线通讯技术保证测试精度,软件采用先进的算法,融合了加电BIT、周期BIT和维护BIT等测试手段,保证故障隔离的准确,该系统已在多种雷达系统中得到成功的应用。     

某型发动机自动测试系统设计与实现

某型发动机结构复杂,测试需求多样,为准确获取该发动机在各种工况下的性能参数,并对其健康状况进行实时监控,需要研制一套自动测试系统来完成上述任务。从该发动机的测试特点与测试需求出发,结合现有几类典型测试总线的优缺点,给出了一种基于VXI总线的发动机自动测试系统,对该测试系统的结构进行了设计,给出了测试系统的资源配置框图。按照 “测试、驱动与负载模拟”一体化布局需求,给出了测试适配器典型电路;为满足对发动机串口的实时指令发送与实时数据存储、解析的要求,对测试软件的有效运行方式进行了研究,给出了 “指令线程与监视线程协同工作”的软件多线程流程图。实际应用表明,测试系统的结构合理、方便在各类场合使用;软件运行方式有效、实时性好,无丢帧与误码现象发生。该测试系统满足发动机在各类试验过程中的使用要求,可有效开展各项测试工作。     

运载火箭一体化测发系统的并行测试研究

现役运载火箭一体化测发系统的单任务测试模式,已无法满足运载火箭的高密度、快速测发的需求。通过控制软件多线程设计实现多任务控制的并行处理;使用分布式执行终端,同步完成并行测试功能。设计具有包含多任务信息的通讯协议,实现并行测试信息的网络传输。利用软件的共享缓存技术实现多任务之间的信息交互。在信息传输中通过字节流模式进行先进先出的实时通信,保证了运载火箭测发的实时性。通过对一体化测发系统的并行测试研究,可实现一套测发控系统对箭上多个子系统同时进行测试。 并行测试技术的研究利用了计算机系统并行处理能力,通过测发软件的并行设计,实现可由用户控制的多任务并行测试系统,提高了运载火箭的测试效率和节省测试费用,是解决运载火箭高密度、低成本发射的一种技术途径。     

基于LabVIEW的水下航行器 航行控制系统通信模块设计

为了保证水下航行器的航行安全,航行控制系统内部通信和航行系统与综合控制台之间的通信的性能需要具有较高的实时性和可靠性。本文基于以太网搭建系统,详细地介绍了系统通信的组成和传输数据的类型,结合系统要求以及TCP/IP、UDP通信协议的特点,选取合适的协议和数据传递方式;对于出现通信堵塞和数据包丢失以及链路不稳定情况,采取自动重连和数据自动重发机制;并采用图形化软件LabVIEW的封装函数实现数据的收发和保存,借助LabVIEW和C语言混合编程实现数据的高效处理;在实验室搭建半实物仿真平台进行测试,结果表明,航行控制系统内部以及和综合控制台之间的数据传输准确、可靠。     

超声相控阵控制、采集与全并行处理系统设计

针对超声相控阵检测系统工作环境较为恶劣、延时发射电路复杂、多路信号的采集难以单板实现以及多路信号处理实时性差等问题,提出了一种基于CPCI总线和FPGA的超声相控阵控制、采集与全并行处理系统的设计。本设计采用CPCI总线架构,可以在高尘、高冲击负荷等恶劣环境下工作,采用带高速串行LVDS接口的ADS445与XC5VSX95T相组合的方式来实现单板16路信号的高速信号采集和全并行处理,采用XC5VSX95T中的高速计数器来实现2ns的高精度延时发射,还提供了功能强大的主控软件便于用户操作。分析结果表明,多路AD+FPGA的硬件结构特别适合相控阵系统。实测结果表明,本系统可以较好地对钢管的缺陷进行实时检测和A扫与B扫成像。     

事件驱动的无线传感器网络嵌入式操作系统研究

针对无线传感器网络节点能量敏感和多任务的特点,提出了基于事件驱动的嵌入式实时操作系统;采用分层结构的设计思想,构建模块化的系统组件,利用内存控制块链表,实现简易高效的内存管理;基于事件驱动和任务优先级,实现系统低功耗和抢占式的任务调度;实验结果表明,系统功耗低,实时性好。     

基于双向联想记忆网络的航空雷达在线入侵诊断方法研究

针对传统的航空雷达网络面临的入侵威胁,以及雷达网络存在的入侵诊断检测效率较低,数据匹配速度较慢等问题,提出了一种基于双向联想记忆网络的航空雷达在线入侵诊断方法,构建航空雷达在线入侵诊断模型,对航空雷达网络中的外部数据进行预处理,并获取数据特征以及数据特征的可辨识属性矩阵和决策辨识函数,计算测试参数集的所有特征向量,从而使入侵检测算子的匹配量减少,以此提升数据匹配效率,实现对外部入侵数据的过滤检测,从而对雷达数据网络进行在线监控,有效抵御外部异常数据的入侵,保证了航空雷达网络的安全性;仿真结果表明文章方法有效提高了航空雷达网络的在线数据检测匹配速度,诊断准确率达到93.3%,且对航空雷达的入侵诊断检测效率、误报率、漏报率等方面都有明显改善。     

基于VxWorks的小型无人机飞行控制软件设计

针对小型无人机功能日益复杂,迫切需要提高实时性与可靠性等现状,开发了一套基于VxWorks实时操作系统的小型无人机飞行控制软件,实现了无人机自主起飞、空中巡航和自主着陆等飞行控制功能;在完成软件需求分析的基础上,设计了飞行控制软件的总体结构,并结合VxWorks操作系统的运行机制给出飞行控制软件模块化设计方案,着重介绍了多任务环境下任务划分及优先级分配策略;半物理飞行仿真试验表明:该飞行控制软件能够实现自主、指令、人工3种飞行模式下的飞行控制功能,具有良好的实时性和可靠性,满足飞行控制软件最初的设计需求,同时大大降低了开发难度,提高了软件的可维护性和可移植性。     

基于FPGA的便携式轴承状态监测仪设计

本文提出了一种基于FPGA的便携式轴承状态监测巡检仪的设计方案。介绍了模拟信号放大电路、滤波电路、包络检波电路和电源管理电路等硬件电路设计以及FPGA功能模块设计和软件工作流程。本仪器通过提取分析加速度高频包络信号实现了轴承状态监测功能,利用了FPGA的并行处理优势实现低功耗高性能的优点。     

基于OpenCL的数字相控阵雷达干扰模拟

针对现代战争复杂电磁环境以及数字相控阵雷达干扰信号生成数据量大、多波束等难点,利用图形处理器（GPU）带宽高,运算能力强的特点,使用OpenCL异构编程框架实现数据级并行策略,设计了基于OpenCL的五种典型数字干扰并行算法。算法根据GPU的读写机制进行优化设计,充分发掘了现有GPU的并行计算能力。实验结果表明：基于GPU的数据并行计算程序与中央处理器（CPU）平台相比较,加速比最大可达3.25,提高了相关雷达回波模拟设备的速度,基本满足数字相控阵雷达信号处理的实时性要求。     

舰炮武器系统光电传感器与雷达数据融合及应用

目标参数的质量直接影响武器系统的命中概率,因此,光电、雷达传感器数据的选优尤为重要,数据融合解决了这一问题。针对舰炮武器系统雷达及光电传感器的数据融合,建立了数学模型,并根据所建立的模型提出工程实践,提高了武器系统的命中率。     

基于GJB5000A的军用软件维护流程研究

为了规范我国军用软件的管理,以及使军方更方便对军用软件的维护,通过将GJB5000A、GJB1267等标准与实际工作情况进行结合,提出了一套军用软件维护流程;该流程设置了一个详细的软件维护指南,使军方人员清楚地了解如何维护军用软件,对于不断提高装备研制单位的软件产品质量起到了积极的作用。     

基于CVI和VC++混合编程的雷达天线测试平台的软件设计

为了提高雷达天线系统外场的测试水平,研制了一种便携式雷达天线系统测试与控制平台;文章介绍了平台的组成结构,并详细地介绍了平台的软件设计;平台的软件设计采用LabWindows/CVI和VC++混合编程的思想,利用LabWindows/CVI开发了上层应用程序, 实现了良好的人机交互界面,采用VC++6.0开发了底层驱动程序,底层驱动程序以动态链接库形式封装,保证了硬件测控的实时性;实际应用表明该软件能满足雷达天线系统测试的需求,并能保证整个测试平台的实时性和可靠性,简化了测试过程。     

基于多任务管理系统的高清视频处理

提出了一种基于多任务管理系统的高清视频处理技术,具有提升高清视频处理实时性,优化计算资源利用率,降低高清视频处理应用设计难度的特点。首先,介绍了面向异构多核计算环境的多任务管理系统,用于多种类型任务的调度执行及计算资源的负载均衡。在此基础上,设计了一种软件流水线,将对于高清视频的复杂而重复的处理过程分解成多类型的任务,提交至多任务管理系统。最后,对基于多任务管理系统的高清视频处理技术进行了实验验证。结果表明,异构多核环境下,高清视频处理的计算性能提升了3.7倍。