航天/军工

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视频:面向 UltraScale+ 器件的 SEU 解决方案

加入 Xilinx 技术市场工程师 Eric Crabill ,由他分享在商用 UltraScale+ 器件的设计中所用的技术成果,实现卓越可靠性、可用性、可服务性- 通常称之为 RAS。

作者:Stark

卫星通信就是利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电,从而实现两个或者多个地球站之间的通信。目前卫星通信系统以其通信距离远、传输容量大、通信质量高等特点获得了广泛的应用,例如海事通信、数据采集与监视控制系统(SCADA)、无人机(UVA)、机对机应用(M2M)和物联网(IoT)。卫星通信需要占用不同的频带,因此在卫星通信系统中调制解调器是关键组件,其所采用的调制方式、滤波策略、解调方法和性能对系统的可靠性有很大影响。

调制解调器的工作原理是将数字信号调制到模拟载波信号上进行传输,并解调收到的模拟信号以得到数字信息的电子设备,它的任务是产生能够方便传输的模拟信号并且能够通过解码还原原来的数字信号数据。来自莫斯科的AHA Products Group(简称AHA)公司在开源软件无线电(GNURadio)大会上推出了一款基于Xilinx Zynq SoC的小型高性能卫星通信调制解调器CM1 DVB-S2X,如上图所示(图1 AHA推出的CM1 DVB-S2X卫星通信调制解调器)

导弹主要依靠制导系统进行制导,完成从发射到命中目标的全过程。制导系统一般利用地面制导雷达或弹载导引头对目标进行探测、参数计算、控制指令形成与传输、程序控制和伺服控制等。雷达导引头是建立在雷达、自动控制、制导、微型计算机、精密机械、微电子、小型化和可靠性能多项专门技术基础上的一种复杂制导设备。各国尤其是先进国家都十分重视雷达导引头的研制及其相关技术的研究,从而将智能化、高命中率、高摧毁概率的导弹武器的研制应用推向新阶段。

由于红外图像的成像机理以及红外成像自身的原因,红外图像有对比度低、图像较模糊、噪声大等特点。因此抑止噪声,提高图像信噪比,以及调整红外图像对比度,以利于后续图像分析、目标识别或跟踪,必须对红外图像进行增强处理。另外,在其他场合,若采用人机交互方式,则必须对原始图像进行预处理,改善图像视觉效果,使其更适合人机进一步的分析和处理。

图像增强从作用域出发,分为空间域增强和频率域增强两种。频率域是一种间接增强的方法,由于存在域之间的变换和反变换,计算复杂,难以满足实时性要求。自适应分段线性拉伸算法是一种空间域图像增强方法,直接对图像像素灰度进行操作,由于运算过程简单、实现方便,目前的图像增强预处理电路大多选用这种算法。硬件实现上,最初是采用单片DSP芯片实现,其原理为:图像数据实时的传输给DSP,DSP接收完1块数据后,再对整块数据进行增强处理,这样势必会造成时间的延迟,不能满足精确制导武器系统实时性的要求。后来硬件结构发展为采取DSP,FPGA芯片相结合的方式。这样,有效结合了DSP的运算能力强与FPGA逻辑和存储资源丰富的优点;不足之处在于,DSP与FPGA之间的通信给设计工作增加了额外负担。与DSP相比,FPGA结构上的优势使得其更适合完成并行处理、及结构性强和高速的运算。本文基于这种算法理论基础,使用xilinx公司规模较大的XC4VLXl5系列FPGA,实现了红外图像的实时处理。

DO-254标准为用在航空或者发动机的机载系统和设备的复杂电子硬件设计提供了质量保证导则。于2005年获得FAA(联邦航空管理局)的正式认可,要求DO-254组织授权的航空组件生产公司必须遵循DO-254的流程设计其产品。DO-254标准主要针对飞行系统组件中的PLD、FPGA和ASIC设计。因此一些针对飞行系统设计电子产品的公司,在他们的PLD、FPGA和ASIC设计流程中必须遵循DO-254规范。本白皮书将说明您应在何时以及如何在 FPGA 设计中应用 DO-254 和 DO-178,并为在面向航空电子应用的定制 FPGA 设计中使用广泛应用的商用成品 (COTS) IP 核提供实用方法建议。

FPGA设计者应该了解的DO-254标准内容

DO-254是美国航空无线电协会(RTCA)的一部关于“机载电子硬件的设计保证指南”的标准,是目前民用航空飞机机载电子设备必须满足的一部适航标准,是表明对CCAR25部1301、1309条款的符合性必要条件,也是航空机载设备获取TOSA证书的必要条件。DO-254由RTCA和EUROCAE于2000年颁布,2005年FAA颁发AC20-152正式认可了这部标准。但是,作为一部新生的标准,它还缺乏丰富的工业应用实践经验,因此在整个国际航空工业界,对其具体应用操作上还存在着不少未能统一的意见。

单粒子效应 (SEE) 是高可靠性系统开发日益关注的一个问题,然 ASIC 和 FPGA 用户在理解其设计如何受单粒子效应影响上存在巨大的差异?本白皮书将重点介绍有关 SEE 对 ASIC 和 FPGA 的影响,并提供有关处理 SEE 的分析方法和规避方法。

虽然本月发射的“奋进号”航天飞机是其历史上的最后一次飞行,但它却实现了另一项突破:第一次在空间站使用 Xilinx® 宇航级 Virtex®-5QV 器件。在 STS-134 与国际空间站进行对接后,宇航员部署了一项名为 SEUXSE-II(单粒子翻转Xilinx-Sandi 实验第 2 版)的实验,它是 MISSE-8 一揽子实验计划的一部分,已取代 MISSE-7 及其 SEUXSE-I 实验。90nm 的 Virtex®-4QV 和 65nm 的 Virtex-5QV 均为板上 SEUXSE-II,在其上可运行处理器密集型应用。

解密赛灵思可扩展处理平台Zynq-7000产品

关于最新可扩展处理平台您首先想问的或许就是‘Zynq’这个名称究竟是什么意思。这个词很容易让人联想到 zinc,也就是电池、日光屏、合金制品和药品中最常见的化学元素锌。锌与其他金属的合金可实现增强型功能,根据合金的不同对象表现为不同的色彩。锌最常见的用途就是电镀。

中子触发单粒子翻转效应 (NSEU) 是地面应用中基于存储器的新型 IC 已知的一种现象。现用飞行器和新一代飞行器的飞行高度可达 40,000 英尺乃至更高,随着大气层中中子通量的增大,NSEU 发生的几率将以数量级提高,进而可能影响飞行安全性。存储器结构的尺寸越来越小,而其容量却越来越大,如此一来,系统就更易受 NSEU 的影响。

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