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复杂系统多模态信号可重构实时捕获关键技术及应用(六)

2022-07-10 4979

中国仪器仪表学会科学技术奖自2001年3月经国家科技部批准设立后,历经20余年的成长,行业认可度和影响力不断提升,获奖项目涵盖制造业、能源、化工、国防、医疗、环保、航空航天等十几个领域,已成为我国仪器仪表领域的最高科学技术奖,经我会提名的成果屡获国家科技奖。2022年科技奖征集正在进行中,欢迎高校、企业、研究院所和相关个人申报。

项目名称:复杂系统多模态信号可重构实时捕获关键技术及应用

获奖等级:2021年科技进步一等奖

主要完成单位:电子科技大学

主要完成人:程玉华,陈凯,王厚军,黄建国,许波,王锂、苟轩,盛瀚民,韩文强, 周文建,钱磊,田宸宇,殷春,马敏

机械、电气、电子、电磁、光学深度融合的复杂电子系统被广泛应用在国防建设、国民经济、高新技术等重要领域,其性能可由多物理场、多介质、多尺度的多模态信号来映射,实时捕获、高精处理这类信号对电子系统的可靠运行、智能维护至关重要,是国内外装备测试领域急需攻克的公认难题。项目组在国家重大研发计划等项目持续支持下,突破“同步精度低、实时性能差、动态范围窄”等技术瓶颈,研制出“测得全、算得快、量得准”系列测试仪器和设备,为军用飞机、载人航天等国家重大工程的发展提供了有力支撑。

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图1 电子科技大学测试技术及仪器教育部工程研究中心科研团队

  1)提出了一种多模块信号可重构同步采集的系统架构(测得全)。突破了多物理量同步检测、多采样率系统同步捕获、动态自适应数据传输与存储等技术难题,实现了硬件可重构、软件自定义的多维数据采集与处理架构。技术指标覆盖国外同类先进产品(日本横河DL850E、日置8861-51),且同步精度由144通道100ns提高到256通道30ns,达国际领先水平。

  2)发明了基于硬件协同加速和多体交叉阵列的实时处理方法(算得快)。突破处理器算力瓶颈,基于硬件协同加速和多体交叉阵列,从时间、幅度、概率三个维度实现了瞬态事件无丢失捕获、大规模并行数据实时运算和波形三维重现。国际上率先实现了单仪器256通道数字滤波、28种自定义数学运算、1024个参数的实时处理能力。

  3)发明了一种多模态信号高精度测量及实时校准技术(量得准)。针对异质传感器输出特性离散,易受本底噪声、外界噪声干扰、通道多难以校准的难题,提出了分辨率-采样率自适应、定频-变频相结合的采集和在线综合校准方法,在不增加系统资源情况下实现了 “采集模式可重构、校准信号可控、流程可改、算法可变”的256通道数据实时校准,基础功率测量精度达0.02%,比国外同类先进产品(美国福禄克Norma 5000、是德PA2203A)提高1倍以上。


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图2  运用该技术形成的系列化测试仪器

授权发明专利39项(含美国专利2项),发表论文34篇(2篇全球高被引论文),项目整体技术指标达国际先进,局部指标达国际领先,在中国航空工业集团等行业领军单位进行成功应用和市场推广,近三年新增产值2.14亿元,获利超3000万元,具有重大的军事、社会和经济效益。

2022年中国仪器仪表学会科学技术奖申报网址reg.cis.org.cn/keji,联系方式010-82800750,lijie@cis.org.cn