星载电子系统数字化设计仿真平台

针对卫星数字化设计的趋势,建立起面向任务化、功能化、用户化,集设计、仿真验证、开发于一体的星载电子系统数字化设计仿真平台。该平台以SoC设计方法学为基础,吸收了现有的SoC体系结构研究的成果,将星载电子系统抽象为IP模块并借助FPGA验证平台对系统设计进行验证,集合软件开发平台进行系统开发以及相应的应用软件设计。该平台的建立使星载电子系统数字化设计仿真更为灵活,同时加强对复杂设计的管理,有效的降低星载电子系统设计中的风险,缩短设计周期,降低设计成本。     

一种认知无线电资源分配系统级仿真平台

研究了认知无线电资源分配技术的系统级仿真平台的设计与实现,该平台采用多PC机组网的半实物仿真形式,提供了对认知无线电资源分配技术进行系统级评估的途径。给出了平台的设计架构,以及设计和实现中的关键技术,并对平台的通用功能进行了验证。此外,针对一种认知无线电子信道及功率联合分配算法,详述了该算法在平台上实现的过程,并对其性能进行了仿真分析。     

机器视觉辅助的UAV半自主着陆系统

在UAV着陆的导航与控制中引入了机器视觉方法,提出了机器视觉辅助的UAV半自主着陆系统方案,该系统由图像获取与处理、导航解算和地面平台控制模块组成。图像获取模块使用多光谱摄像机和激光测距仪,分别获得UAV的图像和深度信息。图像处理模块使用目标分割和运动分析方法,测量UAV位置。导航解算模块使用Kalman滤波器抑制测量噪声,输出滤波结果用于导航,预测结果控制地面平台跟踪UAV。实时地实现了上述机器视觉算法,并结合虚拟现实环境建立了仿真系统。使用反射内存网络连接该仿真系统与各外部模块,进行了着陆过程联合仿真。结果表明,该系统能够满足UAV半自主着陆导航任务的要求。     

基于微型核信息电子系统卫星姿态控制半实物仿真

提出了分布式卫星系统子星通用核心模块“微型核”的概念,设计了“微型核”关键部件信息电子系统,并结合dSPACE实时仿真机进行了小卫星姿态控制半实物仿真。信息电子系统能够进行参数采集,数据处理,信息提取和各种具体控制模式的实施等任务,是整个卫星的管理中心,简化了卫星结构造型,提高了整星可靠能力。为了验证信息电子系统的设计方案,将系统的原理样机接入卫星姿态控制闭环系统进行半实物仿真。仿真结果表明了该信息电子系统设计的正确性和有效性     

多余度飞行控制系统仿真平台设计

为验证飞行控制系统的余度配置方式,设计了多余度飞控系统仿真的软硬件平台。该平台基于Simulink图形化的建模方法和Vxworks嵌入式实时操作系统,利用实时仿真工具(RTW)可自动生成运行在Vxworks及相应硬件平台下的代码。还设计了三余度飞控计算机的余度管理算法和表决算法以验证该平台的功能。本仿真平台的建模方法直观明了,同时可利用Simulink外部模式进行实时监控和在线调参,从而提高了平台的升级和维护能力。     

基于Matlab/Simulink捷联惯导系统快速设计

详细介绍了在Matlab/Simulink仿真环境下的捷联惯导仿真器的结构设计与开发过程.首先针对捷联惯导系统建立了数学模型,按照其功能进行模块划分,给出各个模块的具体实现方法与过程,建立了系统仿真平台;然后给出了完整的惯导系统仿真框图,并在仿真平台上实现了捷联算法及捷联惯导系统的性能分析与验证.结果表明,该仿真平台有效、可靠,具有可视化,大大的缩短了开发的周期,为捷联惯导系统的设计提供了一种图形化、模块化的快捷途径.     

基于事务的BOC(1,1)基带信号相关器仿真验证系统

分析了BOC信号的产生方法,并着重介绍了BOC(1,1)的自相关函数,设计了基于FPGA芯片的基带信号相关器总体结构。在描述基于事务的软硬件协同仿真验证方法的基础上,给出了BOC(1,1)基带信号相关器的仿真验证系统设计,详细介绍了其主要功能模块,如总线监视器、激励驱动器、C仿真模型、编程语言接口以及Matlab分析处理等。最后给出了模块级验证与系统级验证的结果,仿真验证结果表明,该平台可以用于BOC(1,1)基带信号相关器以及有关算法的仿真与验证分析。     

运载火箭动力学的面向对象仿真框架

利用面向对象思想和统一建模语言（UML），设计了运载火箭动力学的通用仿真框架。在该框架中，运载火箭、子级火箭、状态变量及对应的右函数、GNC系统、发动机、空气动力、控制执行机构和地球等，都作为独立的对象建模，诸如积分、坐标变换、插值等算法也利用对象技术实现，从而极大地提高了仿真框架的适应性和可扩展性，可以支持不同仿真背景，不同粒度下的仿真要求。利用该框架,基于分布组件技术建立的分布式运载火箭动力学仿真平台，验证了该框架的有效性。     

基于HLA的机载PD雷达系统仿真

目前机载PD雷达的仿真研究主要集中在对其部分模块的原理验证型研究,不能实时检测和跟踪目标,而且很难集成在大型仿真系统中。针对以上问题,以实现仿真系统通用性、可重用性和实时性为目标,对机载PD雷达实时检测和跟踪目标展开了研究。首先简要介绍了机载PD雷达系统的构成原理,然后根据仿真任务需求设计了机载PD雷达仿真系统体系架构,接着对构成仿真系统各联邦成员的设计作了介绍,最后以某型号机载PD雷达为仿真实例,仿真其某个典型的工作状态,并给出部分成员的仿真结果。该仿真平台的构建对机载PD雷达研制、开发和验证有深远的意义。     

集成任务级与运动级协调的多机器人仿真系统

仿真验证是检验多机器人协调策略与算法的重要一环.为满足多种策略、算法验证的需求,研发多机器人仿真系统是必要的.为此,开发了一个集成任务级与运动级协调的多机器人仿真系统ColonySin,融入了基于合同网的任务分配和基于有限状态机的任务建模机制,为用户提供简单快捷的任务建模和分配接口.该仿真系统人机界面友好,独立于用户算法设计,能够实现多算法多任务验证功能.仿真系统的功能通过仿真实验进行了验证.     

基于Vega的飞机防滑刹车系统视景仿真

在机载机电设备综合控制管理仿真平台的设计中,为了改变过去仿真时只是单一的数字或曲线显示仿真结果的状况,直观形象地显示仿真过程,加入了视景仿真模块。飞机防滑刹车系统作为该平台的一个子系统,建立了一个对该系统进行实时视景仿真的分布式的体系结构,其中视景驱动程序的设计采用基于MFC的Vega。     

红外传感器自身效应仿真研究

在实验室里采用硬件闭环方式测试和评估红外导引头信息处理机需要实时、高逼真度的红外光电仿真技术。为了在硬件闭环仿真中更真实有效的评估导引头信息处理机算法的性能，必须在硬件闭环仿真中增加红外传感器效应自身仿真的环节。通过对红外传感器自身效应的仿真方法和需要实现的关键功能进行分析，确定了仿真功能流程。充分考虑到多种处理要求，设计了一种基于FPGA＋DSP的硬件实现方式。最后通过实验结果验证了设计方法的有效性。     

新体制电离层探测系统中频接收模块设计

首先依据短波数字化接收机设计理论构架了一种基于软件无线电思想的中频接收模块平台。通过分析系统的功能需求以及接收回波的特性,讨论了该模块各部分功能的实现,重点介绍了信号采集和处理单元的实现技术。此中频接收模块应用在基于伪随机码调相脉冲压缩体制的新型电离层斜向返回探测系统中,可以实时获得丰富的电离层探测数据。该接收模块的设计以DSPs、FPGA技术为核心,具有处理方式灵活、实时处理能力强、升级空间大等优点。雷达系统的探测结果证明了该接收模块设计的合理性和实用性。     

虚拟样机可视化仿真服务的研究与实现

为了实现虚拟样机仿真运行过程中可视化仿真资源的共享,将可视化技术与Web技术相结合,采用B/S架构和浏览器端显示技术,开发通用的可视化仿真功能模块以及相应的实时数据接口,实现了虚拟样机可视化仿真服务,使远程仿真用户能根据可视化仿真需求配置和请求可视化资源,定制二维地理信息显示/三维视景显示服务,从而在浏览器上快速创建虚拟样机二维/三维可视化仿真任务并实时运行,对可视化仿真服务的框架结构、关键技术及应用进行了相关研究和实现。     

面向自主飞行器的嵌入式计算平台

基于模型的设计方法是目前嵌入式控制系统开发与设计的主流方法,而对嵌入式控制系统模型及其代码正确性的检验是亟待解决的问题。基于平台的设计理论,提出一种面向自主飞行器的嵌入式计算平台,该平台以基于模型的设计方法实现对复杂实时控制系统建模,并且在同一框架下完成模型到代码的自动生成以及对实时控制系统进行不同粒度的检验,即X在环仿真,包括模型在环仿真、软件在环仿真、硬件在环仿真。该平台的提出为嵌入式实时控制系统的开发与设计提供了建模及模型检验的一体化环境,提高嵌入式实时控制系统的开发效率。     

通用虚拟现实软件开发平台的研究及其应用

针对快速构建虚拟现实应用系统的需要，开发出全集成化，功能完备且性能先进的通用虚拟现实软件开发平台VRMagic。该平台采用模块化设计，模块之间通过统一的数据结构相互通讯。基于WTK的三维虚拟演播室子系统是该平台的核心模块，它通过解析仿真描述文件产生虚拟场景，具有六自由度漫游、实时交互，实时视频合成与GIF动画等功能，同时支持立体眼镜、V8头盔、CyberGlove数据手套与多种定位与跟踪设备。通过将生物大分干三维结构信息转化为仿真描速文件，可利用访平台实现生物大分于三维空间结构及其动态演化过程的虚拟现实显示。     

基于柔性总线的嵌入系统虚拟平台研究及实现

针对嵌入系统设计过程中普遍存在系统级仿真支持不够、硬件描述手段缺乏、仿真系统可移植性差等问题,提出并实现了一种基于柔性总线的嵌入系统虚拟平台。通过引入柔性总线设计概念,实现嵌入系统底层架构的柔化,在此基础上建立软/硬件协同设计及仿真集成环境和实时并发仿真控制台。平台采用面向实现模型的仿真机制,可迁移应用于不同设计抽象层次。     

基于快速控制原型的风力发电半实物仿真系统

为提高风力发电MPPT控制器设计与测试验证的快捷有效性,提出了基于LabVIEW FPGA的MPPT快速控制原型(RCP)系统。在LabVIEW RT实时运行平台上,采用PXI-FPGA架构设计了风速、风力机和PMSG的实时仿真模型,以及MPPT快速控制原型。将功率变换器、实时仿真模型和MPPT快速控制原型相连接,构造出半实物仿真(HIL)闭环测试系统。通过渐变风速和自然风速的实时仿真测试,验证了所述快速控制原型系统设计的正确有效性,为风力发电系统的进一步深入研究提供了一套有效的实时仿真和半实物测试平台。     

燃料电池汽车整车控制器仿真测试平台研究

由于燃料电池汽车的新颖性和复杂性，仿真测试是整车控制器初期开发的一种很有效的方法。首先建立了反映其主要特性的燃料电池汽车实时仿真模型和PI调节器型驾驶员模型，然后基于Matlab实时仿真环境xPC、RTW和Matlab GUI功能，并配合通讯卡底层软件的开发、信号调理装置硬件设计和整车通讯协议的制定，系统地实现了燃料电池汽车整车控制器仿真测试平台。利用该平台可以对整车控制器硬件电气特性、底层软件平台和控制算法等进行测试。