中国航天科工集团 北京遥感设备研究所，北京 100039
为实现高数据传输率、强抗干扰性和超低误码率的目标，采用光纤通信技术传输高帧频、高分辨力的数字图像数据。本设计针对Cameralink 接口红外图像数据源，设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)控制的自适应分辨率和帧频的光纤收发系统，采用了低成本SPARTAN6器件XC6SLX45、串并转换芯片组DS90UB903/904、小型化单模小封装可插拔(SFP)单纤双向收发光模块，实现了双路图像光纤收发功能。其中FPGA 接收Cameralink 接口图像数据，进行图像转换处理，再通过内部集成电路(I2 C)总线控制串并转芯片组实现自适应图像串行化和解串功能，并驱动光模块实现光电转换。本设计实现了分辨率640×512、帧频100 Hz 红外图像数据的发送和接收功能，并通过了各项环境试验，已应用于实际型号项目中。
光纤通信 Cameralink 接口 串并转换芯片组 optical fiber communication Cameralink serial-to-parallel conversion module 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(6): 782
1 国网江苏省电力有限公司 苏州供电分公司，江苏 苏州 215004
2 国网江苏省电力有限公司，南京 210008
3 中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司，南京 211102
【目的】围绕建设具有中国特色国际领先的能源互联网企业战略目标，按照促进先进信息通信技术与先进能源技术深度融合应用，着力提升电力通信网对电网安全运行支撑保障能力的总体要求，苏州电力自2019年起规划建设220 kV保护专用通信网。目前苏州地区220 kV继电保护通道存在抢修时间较长、通信柜位资源占用较多、保护业务和通信业务混合组网等问题，对电网安全运行构成隐患。
【方法】文章分析了苏州地区220 kV继电保护通道现状及存在的问题，结合苏州市光通信网络实际情况，提出了采用2 Mbit/s光接口直连保护设备的方式承载继电保护B口通道，并细化了电源改造方案、组网模式、保护业务承载模式和网络管理承载模式。
【结果】苏州电力通过定制与继电保护业务匹配的小型专用通信传输设备，利用光纤直达通道和保护专用通信网复用通道的各自特点，建设了一张覆盖所有具有220 kV出线站点的保护专用通信网。
【结论】保护专用通信网接入集中传输设备的网管监控继电保护通道，实现了继电保护通道的可观性和可测性，具有故障快速定位、故障隔离和通道迂回等优势，全面提升了继电保护通道的可靠性、独立性、灵活性和运维便利性，取得了显著的应用成效及创新成果，同时，为保护通道“3路由”应用做出了有益的探索。
保护专用通信网 继电保护通道 2 Mbit/s光接口 protect private communication network relay protection channel 2 Mbit/s optical port
1 中国科学院上海光学精密机械研究所激光新体系融合创新中心，上海 201800
2 中国科学技术大学物理学院，安徽 合肥 230026
3 中国科学院大学，北京 100049
4 张江实验室，上海 201210
神经接口是神经系统与外界物理设备进行信息交互的关键器件，利用光、电、磁、声等多种模态信息的融合，以神经信息增强的形式，可对大脑网络进行高时空精度的神经动力学分析，植入式多模态神经接口在神经科学基础研究、神经疾病的生物光电子诊疗、脑机融合与交互等前沿领域中具有重要应用。首先介绍了最新基于光学方法和电生理技术的多模态神经记录和调控原理，接着回顾了光电神经探针研究进展，并归纳了光学成像和记录及电生理记录等多种模态神经数据分析处理的一般方法，最后对植入式多模态神经接口进行总结，展望了该领域当前面临的挑战和未来的发展趋势。
医用光学 生物医学成像 光电子学 光遗传学 脑血流动力学 神经接口 植入式器件 微纳加工 中国激光
2023, 50(15): 1507301
1 中国科学院空间主动光电技术重点实验室，上海 200083
2 中国科学院上海技术物理研究所，上海 200083
由于加工生产、发射振动以及空间温度交变等因素，星上载荷的安装接口会出现一定的形位误差，进而激光测高仪的光轴指向发生偏差。为了减小机械接口对载荷的影响，基于运动学安装的原理，设计了测高仪的支撑结构。在接口刚度匹配性分析的基础上，对支撑结构进行了设计优化。采用蒙特卡罗统计方法对星上接口的误差分布进行了分析，确定了载荷安装点的误差输入。通过分析与试验验证发现：所设计的支撑结构的一阶基频达到88 Hz，激光收发光轴安装时引起的光轴总偏离量约为8.5 μrad，力学振动引起的光轴总偏离量为30 μrad。热光试验表明，高低温边界处的光轴稳定度为8.5 μrad。所设计的支撑结构能够满足测高仪的使用指标要求。设计思路与试验结果对星载激光类载荷接口设计具有一定的参考性。
测量 空间仪器 星载接口 运动学支撑 支撑刚度 统计分析 中国激光
2023, 50(14): 1404004
1 军事科学院战争研究院, 北京 100091
2 中国人民解放军 78156部队, 四川 成都 610000
3 中山大学电子与信息工程学院, 广东 广州 510006
卫星通信系统向多频段多体制发展的趋势对卫星通信终端测试平台的通用性提出了更高的要求, 基于通用处理器的软件无线电(GPP-SDR)技术可用于解决该问题。但目前 GPP-SDR处理器和射频前端之间的高速数据传输仍是主要的技术瓶颈。本文针对卫星通信终端通用测试平台需求, 提出了基于中断机制的 PCI-e高速传输方法和流程设计, 并通过移植 Xenomai操作系统对高速接口传输的实时性进行优化; 设计了一系列的测试实验对所设计接口的实际传输速率和中断丢失概率等指标进行测试。实验结果验证了所提方案具备高速率和低时延的传输特性, 能够很好地满足当前卫星通信终端通用测试需求。
卫星通信测试 软件无线电 高速接口 中断机制 satellite communication testing Software Defined Radio high-speed interface interrupt machanism 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(1): 36
北京工业大学信息学部嵌入式系统重点实验室, 北京 100124
设计了一种基于先进外设接口(APB)总线的单线数字接口(OWI), APB总线可以配置接口参数并读取接口的状态、数据信息, 有着较强的灵活性与可监测性。该接口通过一根公用的数据线实现主机与一个或多个从器件之间的半双工双向通信。相比于其他通信接口, 线路简单, 节约了 I/O口资源, 降低了硬件成本。本文基于单线传输协议, 对数据传输时序以及状态机进行了设计, 通过寄存器转换级(RTL)仿真与可编程阵列逻辑(FPGA)验证, 结果显示数据可以稳定正确地通过单线接口进行传输, 数据传输速率可达 100 kHz。
单线数字接口 APB总线 状态机 RTL设计 FPGA验证 RTL验证 OWI APB bus state machine RTL design FPGA verification RTL verification 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(10): 1046
1 中国石油大学（北京）信息科学与工程学院，北京 102249
2 北京富力天创科技有限公司北京 100085
为实现任意分辨率视频源SDI传输，设计了一种以可编程逻辑器件（FPGA）作为核心处理器的多分辨率自适应SDI传输系统。对系统所涉及的视频分辨率检测、多分辨率处理等相关方法进行了深入研究。首先，以实现4K（3 840×2 160P@60）传输系统为前提，利用四画面四路分割（SQD-Square Division）方法搭建了4K视频SDI传输系统。接着，加入分辨率检测模块，实现了多分辨率视频自适应接收功能。然后，设计了像素点填充模块和裁剪模块，使低于1 920×1 080P@60分辨率的视频均能统一成1 920×1 080P@60分辨率在SDI接口传输。经实验验证，该系统可实现多种分辨率视频的自适应传输，视频源类型包括但不限于4K（3 840×2 160P@60），1 920×1 080P@60，1 360×768P@60，1 280×720P@60，1024×768P@60等分辨率，使4K SDI传输系统具有更好的兼容性，突破了SDI接口仅可传输有限分辨率视频的局限。
多分辨率 自适应 SDI接口 视频传输 multi resolution adaptive SDI interface video transmission
1 91977部队, 北京 100036
2 海军工程大学电气工程学院, 湖北 武汉 430033
针对美军导航传感器系统接口的导航信息源融合算法存在参数设置依赖经验且未对航向进行融合的问题, 提出了一种基于自适应指数加权移动平均的导航信息源融合算法。该算法利用分段的估计误差函数对NSI算法的参数进行自适应调整, 从而避免了初始参数设置不当对融合精度的影响, 进一步提高位置融合精度。此外将该算法应用于航向, 实现了航向的融合。在仿真实验和实测数据试验下, 将该方法与普通基于EWMA的NSI方法进行了对比。结果表明, 提出的基于自适应EWMA的NSI方法具有自适应参数调节功能, 避免了复杂的调参过程, 并有效地融合多种传感器的信息, 抑制捷联惯导系统的误差发散。
综导系统 信息融合 导航传感器系统接口 导航信息源融合算法 指数加权移动平均 integrated navigation system information fusion navigation sensor system interface navigation sources integration exponentially weighted moving averages
