面向任务的民机DIMA动态重构策略

为提高民机分布式综合模块化航空电子(distributed integrated modular avionics, DIMA)系统应对飞行任务切换和资源失效的能力, 分析了DIMA动态重构环境及动态重构机制, 形成了面向任务的动态重构策略。首先, 提出“任务-功能-资源”间的关系矩阵及动态重构有效性评价体系。然后, 引入组合优化赋权法计算不同任务模式下功能应用的优先级权重。最后, 用实例分析对比了面向任务的动态重构策略与普通重构策略在不同任务模式下系统资源对系统功能完整性的支撑程度。研究结果表明, 随着模块故障数量的增多, 面向任务的动态重构策略可以显著提高动态重构的有效性。     

面向多任务的可重构星载计算机设计

为了使可重构星载计算机更好地满足微小卫星中多任务、多进程的工作需求,对其传统的体系结构进行了改进,参照生物体中干细胞的管理机制提出了一种现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array, FPGA)资源的动态管理方法,并以此为基础结合动态部分重构技术提出了一种能够根据星上任务进程自主调整电路结构的可重构星载计算机设计方法。该体系结构在消除可重构星载计算机中多个任务进程之间对硬件电路功能单元竞争的同时,不但简化了在轨升级机制,大幅减少了硬件升级所需上传的文件大小,还在系统层面增强了其对辐射损伤的应对能力。经过与传统星载计算机(386-EX)和普通可重构星载计算机的对比实验,可以看出该体系结构在多任务、高计算量的工作环境下具有非常明显的优势。     

基于IMM/EA的卫星姿态控制系统重构容错控制

研究了在轨卫星姿态控制系统发生可修复性故障状况下的系统重构容错控制。对于处于稳态的三轴稳定卫星,当姿态发生突变时,启动故障检测与诊断(FDD)子系统,采用交互式多模型(IMM)算法得到故障发生的位置以及故障模型,同时利用故障模型中的动力学系统进行特征结构配置(EA),生成重构控制器对原系统进行补偿控制。将FDD过程与重构控制器的设计过程结合,避免了单独设计FDD子系统然后再进行系统重构带来的计算量和时间延迟。最后通过数值仿真验证了该算法的有效性。     

基于模型跟随的神经网络非线性重构控制

针对歼击机在结构故障下的动力学方程 ,提出了一种基于径向基函数 (RBF)神经网络的模型跟随非线性重构控制策略。该方法不必精确已知系统故障的位置及其损伤程度 ,可直接对故障系统实施重构控制 ,使其输出能精确跟踪期望参考模型的输出。该方法在模型跟随重构控制的基础上 ,引入了神经网络控制器 ,以补偿故障引起的非线性因素的影响。理论分析和仿真验证表明 ,所提方法可保证闭环系统具有良好的重构性能和很强的鲁棒性 ,且算法高效简单 ,易于计算机在线控制。     

天波超视距雷达非均匀采样信号频谱重构

受瞬态干扰影响和空海同时探测的需求,在长相参积累时间条件下,天波超视距雷达(over-the-horizon radar, OTHR)回波信号的有效采样点往往缺损且非均匀,严重影响目标检测性能。针对此问题,提出了一种基于压缩感知的OTHR频谱重构方法。首先,建立了OTHR频域信号的稀疏模型;然后,提出了快速自适应复近似消息传递(fast adaptive complex approximate message passing, FACAMP)频谱重构算法并给出了算法实现步骤;最后,利用FACAMP算法实现了OTHR频谱重构并分析了重构性能。与现有重构算法相比,FACAMP算法具有重构精度高、运算复杂度低、可自适应调整参数和保留背景噪声高斯性的优势。理论分析和仿真实验均验证了所提算法的有效性。     

可重构机械臂鲁棒模糊神经补偿控制仿真研究

基于精确模型计算力矩控制,考虑了可重构机械臂的动力学系统中存在的大量不确定性,提出了鲁棒模糊神经智能控制算法辨识补偿结构和非结构不确定性,给出了模糊神经网络的权值、隶属度函数参数以及综合误差的分立量估计Lyapunov稳定性在线调节律。通过Lyapunov稳定性理论证明了提出的RNF补偿算法的最终一致有界性,以RR(Revolute-revolute)和RRP(Revolute-revolute-prismatic)两种构形的可重构机械臂为例,通过仿真研究了算法对轨迹跟踪的有效性。     

DCVS系统中基于双稀疏冗余字典的高性能解码方法

为改善分布式压缩视频感知(distributed compressive video sensing,DCVS)系统的视频帧图像重构质量,以实时视频传输为应用场景,提出了一种基于双重稀疏模型的图像解码算法。解码端由相邻的已重构关键帧产生边信息(side information,SI);根据双重稀疏模型思想,分离样本图像小波域下不同尺度的子带,分别使用K均值奇异值分解(K-means singular value decomposition,K-SVD)算法得到具有多尺度特性的冗余字典,结合梯度投影稀疏重建(gradient pursuit for sparse reconstruction, GPSR)算法,完成对非关键帧的重构。仿真结果表明,在相同压缩率下,相比传统K-SVD字典训练方法, 本文所提出的方法对应的视频帧图像重构峰值信噪比(peak signal to noise ratio,PSNR)可获得0.5~1.5 dB以上的增益。     

可重构天线的研究进展

对可重构天线的研究进展作了比较全面的讨论。介绍了一些典型的可重构天线结构形式。通过改变天线的内部结构或尺寸改变天线的电流分布,从而改变天线的工作特性,这样就可实现天线的重构。大部分天线是通过开关来改变其结构或尺寸的。可重构天线按功能一般可分为3类:频率可重构天线、方向图可重构天线及频率和方向图可重构天线。     

基于相空间重构与鲁棒极限学习机的时延预测

针对网络控制系统(networked control system,NCS)诱导时延具有的时变、随机、非线性等特点,提出了一种相空间重构与鲁棒极限学习机(robust extreme learning machine,RELM)的时延预测算法。首先利用0-1测试对时延序列进行混沌特性检测,再通过改进关联积分法确定重构延迟参数和嵌入维数,进而对时延序列进行重构,新的样本更能真实反映时延变化特性。以重构后的时延序列为训练样本,同时,考虑异常值的稀疏特性,运用RELM进行时延序列预测。该方法具有学习速度快、泛化性能好、可有效降低异常值影响等优点。     

高速低复杂度可重构L&R算法研究与实现

为满足卫星有效载荷数据传输系统高速、高可靠性的需求, 提出一种基于L&R(Luise and Reggiannini)算法的高速低复杂度可重构频偏恢复实现方案。为便于算法逻辑架构实现, 对算法的函数功能进行分解及模块化设计; 为减少乘法器资源消耗, 采用复用分解的自相关函数模块; 为提高L&R算法的精度, 对导频段自相关函数进行多段叠加。结果表明, 高速低复杂度可重构频偏恢复实现方案解调性能损失接近为0 dB, 且优化后的算法结构相比于直接结构可减少92.59%的乘法器消耗, 拆分的自相关函数功能模块具有可复用性和重构性。该算法的可工作时钟速率高达370.37 MHz, 在高速接收机中具有极高的应用价值。     

基于AADL体系结构模型的构件系统可靠性评估

为了支持新一代航电系统在体系结构设计阶段进行系统可靠性分析和评估,对复杂嵌入式系统利用体系结构分析与设计语言(architecture analysis and design language, AADL)进行系统的建模。提出了一种基于AADL系统体系结构模型的可靠性建模方法,设计出一套转换规则,对AADL体系结构模型的软硬件构件进行模型转换,实现从AADL系统体系结构可靠性模型到系统体系结构广义随机Petri网(system architecture general stochastic Petri net,SAGSPN)的转换,并基于加权的SAGSPN可靠性计算模型对系统进行可靠性评估。最后通过对某飞控系统进行可靠性评估,验证了方法的有效性,证明该方法对航电系统的体系结构设计提供了支持。     

战斗机无人机编组协同系统需求捕获与验证

战斗机-无人机编组协同(fighter-drone teaming, FDT)是人员-信息-物理-智能一体化的全新作战形态, 其系统需求捕获与验证方法尚没有工程先例和经验可循, 亟需正向探索和实践。在一般的基于模型的系统工程(model-based systems engineering, MBSE)方法基础上, 提出整体纳入跨装备协同要素、将分析模型和验证模型分开构建、同步考量逻辑行为与时空关系的捕获与验证策略, 以及适用于编组协同“任务场景构建-系统行为分析-需求映射定义-模型在环验证”的流程和具体方法, 进而以典型“二带二”对地FDT为例进行应用检验。检验结果表明, 该方法可满足工程总体多专业联合工作需要, 能够高效形成编组协同系统需求清单及相应的捕获与验证依据, 从而为后续的系统设计和实现确立清晰的开发目标和设计指导。     

Design and implementation of a high-speed reconfigurable cipher chip

1. INTRODUCTION For present requirements on network or others security systems, cipher chips are expected to support multi-algorithms and flexibility becomes more and more important. Most cryptographic algorithms have similar basic operations which can be designed as RPUs (Reconfigurable Processing Units). By control- ing of some controllable nodes, RPUs can be reconfig- ured to construct different circuits and can implement different functions to match different algorithms quickly and…     

基于DoDAF的有人/无人机协同作战体系结构建模

有人/无人机(manned/unmanned aerial vehicle, MAV/UAV)协同作战是未来战场中重要的空中作战模式。由于MAV/UAV协同作战体系系统复杂、涉及作战节点多,需从系统工程的角度对整体作战体系进行顶层设计,并采用统一的结构框架对该体系结构建模。首先,引入美国国防部体系结构框架(Department of Defense architecture framework, DoDAF),提出一种体系结构快速开发方法,并给出开发步骤。然后,利用视图模型,对MAV/UAV协同作战体系的系统功能、作战任务活动、各作战节点的信息交互及组织关系等建立模型。最后,通过动态仿真对模型进行验证。结果表明,所提作战体系的执行状态与预期的作战流程一致,体系结构设计合理,系统内各作战节点定义及信息体系结构描述具备一致性和协调性。     

基于DoDAF的有人/无人机协同作战体系结构建模

有人/无人机(manned/unmanned aerial vehicle, MAV/UAV)协同作战是未来战场中重要的空中作战模式。由于MAV/UAV协同作战体系系统复杂、涉及作战节点多,需从系统工程的角度对整体作战体系进行顶层设计,并采用统一的结构框架对该体系结构建模。首先,引入美国国防部体系结构框架(Department of Defense architecture framework, DoDAF),提出一种体系结构快速开发方法,并给出开发步骤。然后,利用视图模型,对MAV/UAV协同作战体系的系统功能、作战任务活动、各作战节点的信息交互及组织关系等建立模型。最后,通过动态仿真对模型进行验证。结果表明,所提作战体系的执行状态与预期的作战流程一致,体系结构设计合理,系统内各作战节点定义及信息体系结构描述具备一致性和协调性。     

可重构装配线多agent系统中的本体研究

提供多agent制造平台agent之间通讯所需的机器可理解的通讯内容语言，是构建多agent制造平台的重要内容。分析与总结出可重构装配线多agent平台对其本体模型存在提供装配制造知识及支持重构过程两方面需求，并因此将本体模型划分为通用本体与重构本体两部分．以某汽车变速器可重构装配生产线为背景，研究该环境下的具体本体建模技术。在设计了描述装配线制造知识与制造机理的通用本体基础上，通过分析可重构装配线多agent平台的重构机理，定义了由具有装配行为特征的重构动作原语组成的重构本体．构建的本体模型已应用于重构装配线多agent平台的开发。     

基于MBSE的航天器系统建模分析与设计研制方法探索

航天器任务具有任务复杂、高风险、高成本、高可靠性、长周期等特点, 为了适应未来更加复杂的航天器任务研制需要, 在航天器设计与研制中引入了基于模型的系统工程(model-based system engineering, MBSE)方法。提出了基于模型的航天器研制流程和适应航天器研制过程需要的6类模型体系, 分别为需求模型、功能模型、工艺模型、架构模型、产品模型以及验证模型。以月球水资源探测为假想任务背景, 给出了MBSE建模过程及其模型, 充分体现了MBSE方法在航天器设计及其集成仿真验证方面的优势。