多模冗余可重构计算机可靠性研究

为了以最小代价提高多模可重构计算机的可靠性,需要结合系统体积功耗等因素,对不同计算机体系结构的可靠性进行评估。首先,针对三模冗余、三热一冷以及四模热备这几种不同冗余可重构计算机体系结构,给出了他们的故障状态转移图。其次,运用马尔可夫模型理论,对这些计算机结构进行可靠性建模。第三,根据上述三种系统的可靠性模型,在考虑失效率和维修率两个参数对系统可靠性影响的情况下,对各结构的可靠性指标进行了评价。结果表明,三热一冷的可靠性大于三模冗余,而小于四模热备。但综合考虑系统的可靠度、体积、功耗等因素后,在这几种形式的表决系统中,三热一冷是最优的。同时,设计完善的三模可重构系统可靠度会比一个设计不合理的四模可重构系统要高。     

基于三模冗余设计的低成本高可信微纳通用计算机

引入商用现货技术成为微纳卫星设计的发展趋势。针对微纳卫星电子系统低成本、小型化、高可靠的应用发展需求,分析对比国内外微纳卫星星载计算机设计特点,提出一种基于三模冗余设计的低成本、高可信微纳通用计算机体系架构,利用接口标准化、软件分层化设计和三模冗余、硬件看门狗等加固设计,构建了一套通用、稳定、可靠的电子系统,并展望了其在科学实验与新技术演示验证、分布式空间系统、军事等方面良好的应用前景。     

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。     

基于VxWorks新型映像的三模冗余启动机制研究

针对VxWorks启动映像依赖于ROM地址,不能适应航天型号中三模存储要求的缺点,利用VxWorks自带的压缩算法,按照航天型号软件任务要求设计了一种基于VxWorks内存型映像的新型压缩映像,实现了软件映像与ROM区地址无关。并且实现了新型压缩映像的三模冗余引导启动,启动时每一个bit数据都从三份映像获取,并进行三取二判断,将最后结果拷贝到内存作为目的映像的bit数据,目的映像启动后能够回写正确数据自动纠正空间环境下可能发生的单粒子翻转错误,为软件的可靠启动建立了基础。     

基于三模冗余的运载火箭增压控制设备设计

目前某型号运载火箭增压输送系统采用机械式控制方式,该方式调试难度较高、误差较大;为此提出了一种基于三模冗余的数字式增压控制设备方案;该增压控制设备采用3个完全相同的处理单元进行压力数据采集及处理,在每个处理单元中,由数字式压力传感器进行贮箱压力测量并传送给单片机;通过单片机进行软件滤波和数据分析判读处理,输出控制信号;采用高可靠硬件表决单元对单片机输出的控制信号进行三取二表决,输出最终的电磁阀控制结果;试验表明,该增压控制设备易于调试和测试,测量精度在1%以内;该增压控制设备已完成样机研制,具有较高的通用性及可靠性。     

基于多变体的控制软件异构冗余与动态重构技术研究

针对控制软件的防篡改需求,提出利用多变体技术和虚拟化技术实现软件运行态异构冗余、动态重构及多余度表决的动态目标防御方法,介绍了技术路线、系统架构、动态重构策略、表决算法和同步机制。研究结果表明,该技术在提高控制系统可靠性的同时,实现了信息安全主动防御,能够部分解决目前工控系统面临的安全问题。     

三模冗余计算机系统在深潜救生艇舵机控制中的应用研究

随着海洋技术的发展,潜艇的应用越来越广泛,在深海下潜艇一旦出事故很难像陆地上一样进行救援,因此深潜救生艇的应用必不可少;而深潜救生艇在水下航行中难免会发生故障,针对舵机可能发生的故障,设计了一种应用于深潜救生艇控制系统的TMR(triple modular redundancy)运动控制计算机系统;该系统以研究能满足于高可靠性系统的冗余技术为立足点,采用故障检测算法和表决算法,研究适用于它的冗余管理方案,以最大限度的提高冗余系统的故障容错能力;最后为验证设计方案的可行性,设计了故障模拟实验,将设计的TMR运动控制计算机系统应用于深潜救生艇的舵机控制中,用于验证冗余设计方案以及故障检测算法和表决算法的可行性;通过仿真结果证明了该控制系统对深潜救生艇舵机控制的有效性。     

基于1553B总线三冗余飞行控制系统设计与可靠性研究

对系统可靠性的探讨一直是航天飞行器设计过程中的首要议题,飞行控制系统作为核心系统,一旦出现故障会导致整个飞行任务的失败。以提升飞行可靠性需求为出发点,提出了一种基于1553B总线的飞行控制计算机三冗余设计方案,给出了冗余飞控系统的架构设计、控制板硬件构成、三模块同步方案和表决算法等设计方法,完成了飞行控制系统的冗余设计策略研究。为适应飞控系统的国产化、小型化、轻质化设计趋势,采用了基于国产SoC芯片的SiP模块以实现工程化。为研究三冗余系统方案可靠性,分析其工作状态建立了Markov模型。最后以Simulink图形化建模方法完成了相关仿真,通过对系统进行典型故障注入验证了冗余管理算法,仿真结果表明提高系统故障检测覆盖率有利于增强系统可靠性。     

基于视差信息的三维图像的计算机重构

为了解决全景成像技术中观察者位于观察区域之外看到的图像会存在失真的问题,提出了一种基于视差信息的计算机重构3D视图技术.利用3D场景中的物体点经过不同微透镜在元素图像中记录的视差信息,根据光学路径分析,对重构视图中的失真部分用其它元素图像中存在的同一物体点的匹配像素进行替代,从而得到无失真的3D视图.该技术能够在更宽的观察区域内产生3D图像.     

基于导模共振效应三基色窄带滤光片的研究

为获得性能优良的三基色窄带滤光片,提出了一种基于减反射薄膜波导光栅结构的导模共振滤光片.该滤光片由亚波长光栅结构、波导层和基底组成.采用严格耦合波理论分析了亚波长光栅结构和波导层厚度对导模共振滤光片反射光谱性能的影响.数值分析表明λ/4-λ/2-λ/4结构能有效提高导模共振滤光片的性能.当光栅结构位于基底侧时,红绿蓝三...     

一种宽带可重构反射型极化旋转表面

将超材料设计思想与微电机系统（micro-electro-mechanical system,MEMS）技术相结合,提出了一种宽带可重构反射型极化旋转表面.该结构由上层方形金属贴片、中间介质层、金属底板以及连接贴片与底板的金属通孔构成,通过在电流短路点处加载MEMS开关,使其具有电可调特性.仿真结果表明,当MEMS开关导通时,该结构能在7.78 GHz–14.10 GHz频带内将入射的线极化波转化为正交极化波并反射;当MEMS开关断开时,入射波则以同极化全反射.加工了实际的样品并进行了测试,结果与仿真符合较好.该结构具有结构简单易加工、器件个数少、工作频带宽、损耗低等优点,在电磁波动态调控中具有潜在应用价值.     

An ultra-wideband pattern reconfigurable antenna based on graphene coating

An ultra-wideband pattern reconfigurable antenna is proposed. The antenna is a dielectric coaxial hollow monopole with a cylindrical graphene-based impedance surface coating. It consists of a graphene sheet coated onto the inner surface of a cylindrical substrate and a set of independent polysilicon DC gating pads mounted on the outside of the cylindrical substrate. By changing the DC bias voltages to the different gating pads, the surface impedance of the graphene coating can be freely controlled. Due to the tunability of graphene's surface impedance, the radiation pattern of the proposed antenna can be reconfigured. A transmission line method is used to illustrate the physical mechanism of the proposed antenna. The results show that the proposed antenna can reconfigure its radiation pattern in the omnidirectional mode with the relative bandwidth of 58.5% and the directional mode over the entire azimuth plane with the relative bandwidth of 67%.     

Transmission-type reconfigurable metasurface for linear-to-circular and linear-to-linear polarization conversions

We present a transmission-type polarization conversion metamaterial (PCM) whose functions can be dynamically switched among the linear-to-circular (LTC) and linear-to-linear (LTL) polarization conversions. The proposed PCM consists of a grating, a polarization conversion surface and a reconfigurable polarization selective surface incorporated with PIN diodes. By changing the states of diodes, the PCM can achieve the reconfigurable manipulations for incident waves. The Fabry-Pérot (F-P) resonances excited by the PCM contribute to the polarization conversions, as is illustrated. Moreover, through establishing the F-P-like cavity model and analyzing the electric field components of the transmitted waves, the conditions for realizing LTC polarization conversion are revealed, which can guide the construction of PCM. The prototype of PCM is fabricated and measured, which can achieve LTC and LTL polarization conversions within 3.31-3.56 GHz and 2.76-4.24 GHz, respectively, the polarization conversion ratios of two functions are higher than 0.95. The measurement results are in agreement with the simulation data.     

设计模式下计算机软件总线体系结构研究

随着计算机技术以及各软件应用的开发,其已经逐步成为我们日常生活以及各企业工厂开发生产中的一个重要工具。而目前在软件开发与应用上仍存在着一些问题,软件开发方式也急需改变。为此,本文在设计模式下计算机的基础下进行研究,提出计算机软件总线的思想,采用CORBA作为主要标准,构造计算机软件总线的体系以及开发思想,并且设计出在整体结构当中各个模块所实行的功能。实现应用JAVA和C 语言编写客户端以及服务器之间的通信构成,最后进行该思想改进后计算机跨语言通信实际检测,检测结果良好,具有很强的通信效果和对于软件以往问题的解决。     

Construction of a reconfigurable dynamic logic cell

We report the first experimental realization of all the fundamental logic gates, flexibly, using a chaotic circuit. In our scheme a simple threshold mechanism allows the chaotic unit to switch easily between behaviours emulating the different gates. We also demonstrate the combination of gates through a half-adder implementation.     

平面元件数控加工技术研究

利用从俄罗斯引进的ＡＤ １０００ 数控研磨抛光机对Φ３３０ｍｍ ×３５ｍ ｍ 、２３０ｍ ｍ ×２３０ｍ ｍ ×４０ｍ ｍ 两块Ｋ９材料平面光学元件进行计算机控制抛光工艺研究。通过工艺研究全面熟悉了设备的技术特性和工艺软件特性,验证了ＡＤ １０００ 数控研磨抛光机在加工高精度光学元件基板方面Ｐ Ｖ、ＲＭＳ值收敛效果明显,较传统加工方法在效率上有极大提高。     

EMCCD集成偏振-微光一体化成像技术研究

单一探测器实现多维度信息获取是光电探测未来的发展方向。针对目标探测中能量和偏振信息不能兼顾的问题,提出了一种同时具有偏振-微光功能的像元阵列结构。通过引入白光通道和精简偏振通道,可在EMCCD器件上实现偏振和微光探测的一体化集成。实验结果表明,在微光条件下,探测器高灵敏性能被保持,低照度下的成像质量几乎不衰减;偏振模式下,白光通道和两个偏振角度使探测器能够获得足够的偏振信息,实现对目标的偏振探测。该方法实现了高灵敏度成像探测和偏振信息探测的同步获取,是一种通过算法处理就能够实现探测模式可重构的新方法。     

光学目标计算机视觉自动定位系统研究

运用计算机视觉检测技术 ,提出了一种新的光学目标自动定位系统。导出了自动定位数学模型 ,分析了定位精度。运用计算机视觉定位技术开发的 ZYZ- 6 2 0 PCB自动定位钻机 ,其定位钻孔精度优于 2 5μm。实践表明 ,计算机视觉光学目标自动定位系统具有高精度、快速实时的优点。该系统在工业领域必将具有广泛的应用前景。