国内基于RISC-V指令集的嵌入式处理器的研究在近几年内得到了快速发展.在性能评估研究上多集中于2-3级流水的小规模、低功耗处理器，针对5级流水架构处理器的性能量化研究较少.针对该问题，在传统5级顺序流水架构的基础上，分别从RISC-V指令预测、流水线机制、乘除法算法、存储架构等方面分析处理器优化的策略。

通过分析Flash型FPGA芯片的基本结构和应用需求,设计了针对各个FPGA功能模块的试验方法,并实现了一套单粒子效应测试系统。对Actel ProASIC3系列Flash型FPGA进行单粒子翻转(SEU)、单粒子功能中断(SEFI)以及单粒子闩锁(SEL)等各类单粒子效应进行测试,并验证抗单粒子效应加固技术的有效性。测试系统包含硬件板卡设计、FPGA逻辑设计以及上位机软件设计等过程,并引入了自动测试技术优化测试流程。最终,测试系统能够满足单粒子效应试验的要求。

讨论了各种双机冗余备份方案的特点,介绍了一种高可靠性双机热备份的嵌入式计算机设计方案,提高了整个嵌入式系统的可靠性。分析了该方案的工作原理,该方案的故障等级与处理流程,并进一步讨论了数据同步的方法。应用表明本方案切实可行,为运行在其他复杂环境下的实时性嵌入式计算机系统提供了良好的借鉴。

矩阵计算是GPU最擅长的工作之一,NVIDIA公司在CUDA中提供了线性代数库cuBLAS,用于矩阵和向量相关的计算.但是GPU容易受到电磁或者宇宙射线影响,而发生"位"反转问题,从而发生静默数据损坏错误.针对这个问题,利用基于算法的容错方法,提出了带容错的,用于通用矩阵乘法计算的方法,并以CUDA库函数的方式实现.论文讨论了算法的原理,用一种高效的方法实现了容错计算,并提出了一个低开销、高准确率的阈值计算方法用于在线的快速纠错和检错。

建立较为完整的航天项目进度风险评价体系,该体系由5个方面,21个元素,89个指标构成,涉及航天项目的设计、生产、测试等诸多过程;利用基于模糊一致矩阵的模糊层次分析法(FAHP)建立算法模型,将结果的一致性检验与修正过程整合为非线性规划问题,并通过粒子群算法(PSO)进行优化求解,得到满足一致性要求的权重结果,并根据结果排序识别出航天项目进度管理中的重要工序,提高事前管理的效率,以便更好地进行工程项目进度管理。最后以载人航天工程X项目为例,证明该方法的合理性与可行性。

随着航天遥感类载荷性能的提高,其数据量大幅增加,对高速数据传输提出了更高要求。针对航天环境的高可靠性要求,提出了一种基于命令响应式协议的新型高速光纤总线结构,即把无源光网络技术与FC-AE-1553协议相结合,采用高生存性的逆向双环的冗余拓扑结构搭建了地面演示验证系统。实验表明,新的光纤总线系统通信速率可达2.5Gbps,容易隔离失效节点,所用设备简单,可靠性高,满足航天工程应用需求,具有较强的实用价值。

MIL-STD-1553B总线标准及技术尽管较成熟,但设计、调试、使用过程中仍然容易出现由于非标准连接导致的总线层故障。为此首先分析了正常1553B总线耦合器连接方式通信时,总线上的输入输出电压、输入输出阻抗及其等效电路等硬件特性,然后对非标准1553B总线连接方式,包括隔离器、短截线、匹配电阻、耦合器非标准连接的情况进行了硬件特性分析及测试。结果表明,1553B不同总线连接导致的故障将使通信性能下降、波形畸变或过压致芯片损坏。本文对使用1553B总线的设计人员、测试人员有一定的指导意义。

针对软件单粒子效应防护问题,介绍了一种轻量级软件加固方法。该方法采用软件内存巡检技术,在不增加额外的设备硬件开销的情况下,检验并纠正CPU内存单粒子翻转,提升设备可靠性。该技术实现简单,系统资源消耗小,只需在已有程序的基础上进行少量代码添加,就可以实现软件加固,对已有代码修改量小。利用了系统中CPU空闲率高的特点,只在CPU空闲时对内存进行巡检,不会干预软件正常功能的运行。试验和在轨运行结果表明,该技术可以有效检测到内存中出现的单粒子异常事件,对原软件任务的功能性能指标没有影响。

为了解决当前PCA算法对星载高光谱图像光谱维特征提取速度无法满足空间应用实时性要求的问题,提出了一种面向空间应用的FPGA器件的光谱维特征提取的实现方法。该方法利用时分复用与并行流水计算技术对systolic结构进行了改进,使用高带宽的寄存器组代替了传统的RAM存储区,对数据进行中间寄存,不但保留了原算法结构的高速性,而且大大降低了芯片的使用面积。实验结果表明,该方法可以快速提取高光谱图像的光谱维特征值,为高光谱图像降维和压缩的工程应用提供了支撑。

静电悬浮是一种无接触式研究材料深过冷等特性的重要方法之一,为此设计了一套地面静电悬浮控制系统。基于双GPU建立图像采集和位置解算系统,使用实时检测算法完成对目标的实时检测。对样品带电以及动力学建模,通过开环-赋初值PID的控制策略,实现材料的融化悬浮等实验,省去了深紫外灯进行电荷补充的装置。

OpenVPX是基于VITA65的新一代高可靠性计算机平台的标准，国科环宇作为VITA组织会员，秉承满足客户需求的理念，持续开发针对航空航天、车载、舰载等恶劣环境应用的OpenVPX通用产品，提供SBC、机箱、功能接口板卡、背板等各种部件，支持多种操作系统，提供全面的软件支持和技术服务。

基于水下激光雷达目标回波和多次散射杂波空间相干性的差异，利用涡旋光场形成的特点，使用螺旋相位板附加环状掩膜板形成空间滤波装置，将目标反射信号与多次散射信号进行空间分离。由于目标反射信号具有良好的空间相干性，经过螺旋相位板后会形成涡旋光，而散射杂波由于其空间相干性被多次散射破坏，会按照散射规律呈现类高斯的中间强边缘弱的分布。利用环状掩膜板只容许涡旋光通过，到达探测器，从而降低了散射对测距的影响。上述空间滤波装置应用于载波调制相位测距及脉冲测距水下激光雷达系统中，均可以大幅提高浑浊水体中目标的测距精度。