航天通用测发控软件平台设计与应用

随着我国航天器频繁发射的常态化,对航天测发控软件技术的要求也逐渐提高,主要表现在提高软件通用性、自动化程度和数据处理能力三个方面。本文在分析测发控业务需求的基础上,提出了测发控信息全过程可配置、测试数据通用化处理、测试实时判读和试验数据快速后处理的方法,构建了航天通用测发控软件平台,实现了测发控软件的型号通用化,降低了软件研制成本,减少了现场测试人员和现场测试时间,提高了飞行器测发控效率。     

面向航天型号软件缺陷预测的属性选择方法

针对当前航天型号软件模块故障预测中度量属性过多而影响分类模型效率、准确率和数据收集困难的问题,以NASA公布的MDP数据集为基础,设计了基于Logistic回归模型的属性选择算法;通过该算法在6个数据集上的应用选择了对航天型号软件质量影响较大的4个属性,并将其在12个软件中进行验证,说明了该算法的有效性,选择的4个度量属性可为当前航天型号软件的度量提供参考和依据。     

阵列天线控制系统的可重构技术

针对控制系统软件在线更新或升级维护的需要,构建了SoPC远程更新系统,研究了一种远程在线更新FPGA硬件配置文件和Nios II软件可执行文件的可重构方法。通过硬件配置代码和软件可执行代码引导顺序的分析,设计了高级BootLoader,可以从任意指定地址加载应用模式映像软件代码;EPCS存储用于远程更新的工厂模式映像和多份用于天线相位控制的应用模式映像;采用自定义的CAN应用层协议,用于传输及校验数据,保证了传输的可靠性。实验验证了方案的可行性,系统可进行多份配置程序的自由切换;即使远程更新失败,FPGA也能自动加载工厂模式映像,提高了系统安全性和可靠性。     

压缩冷凝机组性能测试系统设计

压缩冷凝机组性能测试系统是针对压缩冷凝机组测试台运行过程中所需要的参数进行采集、监测以及处理的专门软件。根据GB/T 21363-2008和JB T9056《容积式制冷压缩冷凝机组》所规定的制冷压缩冷凝机组测试要求进行,采用Visual Basic面向对象编程语言为开发平台,利用VB加载的DLL文件来实现I/O端口的输入输出功能,通过MSComm控件实现串口通信功能,开发出了系统测量精度高、数据可靠、操作方便、功能齐全的测试软件。经过选取不同型号的压缩冷凝机组,将其接入该系统中进行测试,全面监测硬件软件的运行,分析测试数据并输出测试报告,验证了测试系统的准确性、可靠性。     

多核DSP高速实时信号处理系统设计

介绍了基于TI公司多核定点DSP(TMS320C6474)的高速实时数字信号处理系统。系统利用FPGA作为控制单元和转接芯片,通过SRIO接口作为DSP芯片的数据输入输出接口,具有信号处理能力超高、输入输出接口简洁、以及存储能力较大的优点。在软件实现中,利用了乒乓数据吞吐,静态内存分配技术和三核软件同步机制,通过优化算法,高效地实现了三核DSP实时信号处理,计算效率达到了设计要求。在项目图像信号实时处理中得到了成功应用,取得了良好的效果。     

一种新的三模压缩真空态的量子特性

将三模压缩算符作用在三模真空态上构建三模压缩真空态。对三模中的两个模进行测量,讨论这种选择性测量对第三模的压缩效应、反聚束效应和光子统计分布的影响。研究结果表明:若测得第一和第二模场处于双模压缩态,那么第三个模场塌缩为单模压缩态,且其压缩效应得到增强;量子态测量可增强光子统计分布的非经典特性,但对第三模场的反聚束效应没有影响。     

不同衬底折射率的多模干涉耦合器

设计了一种具有不同衬底折射率的新型多模干涉耦合器,在多模波导区引入了更强的光场限制,激发更高阶的导模,从而提高映像质量.采用二维有限差分波束传播方法模拟了这种新型的结构,结果表明:与传统结构相比,以功率均衡性和附加损耗为衡量标准的映像质量有了明显提高.这种结构可以应用于三维SOI脊形波导中.     

基于时空混沌系统的单向Hash函数构造

提出了一种基于时空混沌系统的Hash函数构造方法.以线性变换后的消息数作为一组初值来驱动单向耦合映像格子的时空混沌系统，产生时空混沌序列，取其空间最后一组混沌序列的适当项，线性映射为Hash值要求的128bit值.研究结果表明，这种基于时空混沌系统的Hash函数具有很好的单向性、弱碰撞性、初值敏感性，较基于低维混沌映射的Hash函数具有更强的保密性能，且实现简单. 关键词： 时空混沌 Hash函数 单向耦合映像格子     

基于ECC校验算法的记录器设计

鉴于K9MDG08U5M在存储过程中出现的错“位”现象,提出利用ECC算法对数据进行校验和纠错。由于该款NAND FLASH一页数据出现的错“位”现象有时不止一位,而一般的ECC算法其纠错能力只有1 bit/4 kB,故一种纠错能力更强的新型算法将被设计和实现;该新型算法具有8 bit/4 kB的纠错能力和16 bit/4 kB的检错能力,且已成功应用于某数据采集存储系统中。     

基于可变参数双向耦合映像系统的时空混沌Hash函数设计

在分析单向与双向耦合映像格子系统的初值与参数敏感性的基础上，提出了一种基于可变参数双向耦合映像系统的时空混沌单向Hash函数构造方案.该方案以耦合映像系统的部分初态作为密钥，在迭代过程中, 通过上一次的迭代值和线性变换后的不同位置的明文消息比特动态确定双向耦合映像系统模型参数，将明文消息多格点并行注入时空混沌轨迹中；取迭代序列中最后一轮迭代结果的适当空间项，线性映射为Hash值要求的128 bit值.由于耦合映像系统的双向扩散机理与混乱作用，迭代过程具有极强的不可逆性及初值与参数敏感性，Hash结果的每位都与明文及密钥有着敏感、复杂的非线性强耦合关系.仿真实验与分析结果表明，该算法达到了Hash函数的各项性能要求，安全性好，执行效率高. 关键词： Hash函数 时空混沌 耦合映像格子     

一种高精度图像采集系统的设计与特点

介绍了一种新型、高精度、实时伪彩色图像采集系统的原理、构成和特点。该系统采用１０ｂｉｔＡ／Ｄ转换器，使得高性能图像分析与处理成为可能。系统采样频率为１４．７５ＭＨｚ，对于标准ＰＡＬ制电视信号，可以保证采样后像素的横纵比为１∶１。由于采用最新ＥＰＬＤ编程技术，使得系统体积减小，可靠性显著提高。可输出标准ＰＡＬ制黑白全电视信号、ＲＧＢ分量彩色信号、Ｙ／Ｃ分量彩色信号及复合视频信号。该系统通过标准ＩＳＡ总线与计算机接口，帧存直接映射计算机内存地址空间，存取速度快。本系统特别适合于高精度的图像测量应用     

基于TMS320C6416的光电实时跟踪自引导系统的实现

为了实现光电实时跟踪系统在脱机运行时用户代码上电自动加载,采用了ROM Bootloader加载方式。为了将全部的用户代码（>1KB）拷贝到L2 RAM中运行,引入了二次引导过程。文中分别在Non-BIOS 系统和BIOS 系统下编写了二次引导程序并在实际应用中得到了验证。实验证明,基于TMS320C6416的光电实时跟踪自引导系统,满足了系统的性能要求,在实际系统中运行稳定可靠。     

基于DDE技术分析的红外图像细节增强算法

在光电设备中,高位宽红外探测器由于具有高灵敏度、低噪声的特点而得到广泛应用。而通常的显示设备或快速处理只要求8位数据宽度,所以需要将高位宽的图像数据压缩至8位位宽。但是如果压缩方法处理不当,可能会造成原有信息丢失,在显示图像中表现为图像细节的损失。通过对FLIR公司数字图像细节增强（DDE）技术的分析,比较了DDE技术与以往常用红外图像动态范围压缩算法的区别,总结并提出了符合DDE思想的红外图像动态范围压缩细节增强算法,该算法在全面增强图像细节的同时能够抑制图像背景中的杂波,增强弱小目标,既满足图像显示的视觉效果,又有利于在图像上进行目标提取。     

递变能量X射线高动态融合图像的灰度表征算法研究

递变能量X射线成像,通过获取并融合图像序列实现动态范围扩展,完整再现了检测对象的结构信息.但是在融合过程中往往是以质量优化为目的,忽略了与实际高动态成像的灰度映射正确性,从而不能保证图像信息与实际物体信息的物理匹配性.因此,本文提出了递变能量X射线高动态融合图像的灰度表征算法.该算法首先以标钢质准楔形试块为对象,将不同电压下的融合图像作为输入数据,直接采集高动态成像图像作为输出数据,利用神经网络方法构建递变能量成像的灰度表征模型.同时针对不同于训练对象的材料,对灰度表征模型进行修正,实现了不同材质的灰度正确表征,进而实现了低动态图像序列融合图像的正确表征.以12和16 bit成像系统进行实验,结果表明,利用12 bit探测器通过变电压采集图像序列,经图像融合、灰度映射及灰度校正,达到了16 bit探测器的成像效果,且满足灰度对应关系,有效拓展了成像器件的动态范围.     

基于复合抖动技术的三维轮廓数据压缩方法

三维扫描技术获取的三维轮廓数据体积较大,不便于三维数字博物馆数据的实时传输和显示。针对这个问题,提出了基于复合抖动技术的三维轮廓数据压缩方法。首先,利用虚拟结构光投影系统实现三维轮廓数据的图像存储。然后,对图像的不同通道使用不同的抖动技术进行处理,并将结果保存到8位灰度图中主要的3位或者3幅1位逻辑图中,实现三维轮廓数据的进一步压缩存储。实验表明,与提供的三维模型格式相比提出方法的数据压缩比高达75.9∶1,非常适合三维轮廓数据的实时传输、重建与显示。     

Hyperchaotic Image Encryption Based on Multiple Bit Permutation and Diffusion

Image security is a hot topic in the era of Internet and big data. Hyperchaotic image encryption, which can effectively prevent unauthorized users from accessing image content, has become more and more popular in the community of image security. In general, such approaches conduct encryption on pixel-level, bit-level, DNA-level data or their combinations, lacking diversity of processed data levels and limiting security. This paper proposes a novel hyperchaotic image encryption scheme via multiple bit permutation and diffusion, namely MBPD, to cope with this issue. Specifically, a four-dimensional hyperchaotic system with three positive Lyapunov exponents is firstly proposed. Second, a hyperchaotic sequence is generated from the proposed hyperchaotic system for consequent encryption operations. Third, multiple bit permutation and diffusion (permutation and/or diffusion can be conducted with 1–8 or more bits) determined by the hyperchaotic sequence is designed. Finally, the proposed MBPD is applied to image encryption. We conduct extensive experiments on a couple of public test images to validate the proposed MBPD. The results verify that the MBPD can effectively resist different types of attacks and has better performance than the compared popular encryption methods.     

基于图像重组和比特置乱的多图像加密

针对现有多图像加密算法只能同时加密多张同类型同大小的图像,适用范围不广、实用性差等问题,提出一种基于图像重组和比特置乱的多图像加密算法.该算法通过将任意数量、不同大小和不同类型的图像重新组合成新多灰度图,一次完成同时加密,极大提高了加密效率和适用范围.首先,依次提取所有待加密图像像素值重新组合出N张m×n新灰度图,并将其转化成m×n×8N二进制矩阵.然后,采用3D比特置乱方式,对高位页进行行列比特置乱,低位页进行整页比特置乱.最后,进行异或扩散操作,得到密文图像.高低位分开置乱提高了算法的抗噪声能力,最终密文信息熵达到7.999以上,很好地掩盖了明文的统计特性.构造一种新型Logistic与广义三阶Fibonacci级联的混沌系统产生随机序列,增加了初值和控制参数范围,扩大了密钥空间,使其达到8×10^84以上,极大地提高了抗穷举攻击能力.既提高了序列随机性,又同时保留了低维混沌系统的快速性.结合明文哈希值(SHA-256)产生密钥,明文像素值发生微小改变后密文像素值变化率达到0.996以上,极大地提高了的明文敏感性和算法抗选择明文攻击的能力.实验分析表明,提出的多图像加密算法安全性高、实用性强.     

基于光纤四波混频效应的新型组播方法

组播是波长路由光通信网络中的一项重要功能.提出并实验实现了基于高非线性光纤四波混频效应的全光组播方法,将一束载有数据的输入信号光和一束抽运光一起入射到一段高非线性光纤中,通过两个简并四波混频过程产生了两个携带该数据信息的闲频光,从而实现了单一信号的两信道组播,同时抽运光也会受到数据信息的调制.该方法的优点在于组播的实现只需要单一的抽运光源,而不需要再提供其他输入光,结构简单,组播光信号功率均匀、波长可调,并且具有进一步增加组播信道的能力. 关键词： 组播 四波混频 高非线性光纤     

A Quantum Image Watermarking Scheme Based on Two-Bit Superposition

Quantum watermarking technology protects copyright by embedding an invisible quantum signal in quantum multimedia data. This paper proposes a two-bit superposition method which embeds a watermark image (or secret information) into a carrier image. Firstly, the bit-plane is used to encrypt the watermark image. At the same time, the quantum expansion method is used to extend the watermark image to the same size with the carrier image, and then the image is encrypted through the Fibonacci scramble method again. Secondly, the first proposed method is the two bits of the watermark image which is embedded into the carrier image in accordance with the order of the high and lowest qubit, and the second proposed method which is the high bit of the watermark image is embedded to the lowest bit. Then the lowest bit of the watermark image is embedded in carrier image. Third, the watermark image is extracted through 1-CNOT and swap gates, and the watermark image is restored by inverse Fibonacci scramble, inverse expansion method and inverse bit-plane scramble method. Finally, for the validation of the proposed scheme, the signal-to-noise ratio (PSNR), the image histogram and the robustness of the two watermarking methods are analyzed.