便携航空总线测试仪

成果名称航空数据总线故障注入系统单位名称北京旋极信息技术股份有限公司联系人王宁联系邮箱wangning@watertek.com成果成熟度□正在研发 □已有样机 □通过小试 □通过中试 &radic 可以量产合作方式□技术转让 □技术入股 □合作开发 &radic 其他成果简介：本项目的需求比较复杂，指标较高，技术实现难度较大，因此采用了多项关键技术，主要如下所示：（1)大规模FPGA 的电路设计及逻辑实现为了实现本项目的各项功能需求和技术指标，尤其是对高速数据的处理，采用大规模FPGA 势在必行。本项目的FPGA选用XILINX公司高端大容量Virtex-6系列的器件。Virtex-6系列的器件是XILINX公司的新一代高端FPGA产品，具有大容量和高速的优点，并且内部的硬核还能实现PCI-E 接口功能。板卡通过FPGA 的PCI-E 接口实现同加固便携计算机的数据通信。（2)200MHz 采样速率的AD 采集和DA 输出的实现鉴于AD采集和DA输出都需要达到200MHz的较高速率，因此系统采用FPGA来实现对ADC 和DAC 进行控制。为了实现高速接口速率，ADC和DAC都选用LVDS接口器件，FPGA的LVDS接口的收发速率都超过500MHz，能够轻松实现200MHz 的速率要求。（3)高速布线技术由于本系统具有高速数字接口（如：PCI-E 接口、DDR3 接口等）和高速模拟量接口（如：ADC、DAC 等），需要较高的PCB 布线技术。为了保证PCB布线的质量，PCB设计采用外包的方式进行。由具有丰富PCB设计经验的专业公司和专业设计人员进行PCB设计，既能保证PCB设计的质量，又能保证开发进度。（4)PCI-E 技术PCI-E 接口是本系统中FPGA 和处理器之间的主要数据传输通道，在实现时需要同时保证高速大容量数据传输和实时地命令传输。在硬件上，在便携计算机上带有PCI-E 接口插槽；功能板设计成PCI-E 板卡结构，功能板上的PCI-E 接口由功能板上的FPGA 自带的硬核模块实现。在软件上，需要考虑PCI-E 接口传输消息的优先级，优先传输具有实时要求的控制命令，从而保证控制命令的快速响应。对于高速大容量数据的传输，需要采用DMA的方式进行处理，尽量降低数据传输过程对处理器的占用，使处理器能够有更多的时间进行其他方面的工作。（5)大容量高速数据存储技术。本项目对数据存储的要求主要有2 个方面：1）高速数据的连续存储；2）大容量数据的存储。针对这2项要求分别进行设计。(1)高速数据的连续存储。在最高采样速率200MHz，12bits 分辨率存储时，每秒钟产生的数据约为300MB。对采样数据进行实时压缩，经过验证，对于1553B 的采样数据一般的压缩率约为3:1~4:1，这里按照压缩率3:1 计算，经过压缩后需要存储的数据约为100MB/s。数据需要通过PCI-E接口传输给便携计算机进行存储。单路PCI-E接口的最大传输速率约为250MB/s，完全能够满足100MB/s 的传输要求。数据传输给便携计算机后，由便携计算机将数据写入存储器中。经过调研，普通机械硬盘的连续写速率50MB/s，不能满足要求。采用SSD 固态硬盘，连续写速率150MB/s，能够满足100MB/s 的连续写速率要求。以采用SSD 固态硬盘容量240GB 进行计算，能够连续存储约40 分钟的数据。(2)大容量数据的存储。为了能够保存更多的数据，除SSD固态硬盘外，系统还要挂接1块大容量机械硬盘，容量为2TB。在系统空闲时，可以将SSD 固态硬盘中存储的数据转移存储到机械硬盘中，使系统能够再次进行高速数据的连续存储。2TB容量的机械硬盘能够存储超过5小时的数据，能够满足存储约2小时数据的要求。航空数据总线故障注入系统主要针对的是4Mb/s速率的1553B总线测试，兼顾标准1Mb/s速率的1553B总线测试。结合市场和用户的需求，此次设计的产品在标准故障注入的基础上进行了较大创新，通过对高速采样数据的压缩和存储，能够实现对录取数据的波形回放等功能，这些功能在性能验证、故障分析和故障诊断等方面能够发挥积极作用。4Mb/s速率的1553B总线是国内部分研究机构提出的标准，目前还没有相关的测试设备。本课题研制的设备填补了我国在4Mb/s速率的1553B总线测试方面的空白，满足了用户的迫切需求，获得了用户好评。应用前景： &ldquo 航空数据总线故障注入系统&rdquo 从2010年6月设计定型以来，已经累计生产和销售近百套，主要应用于我国航空、航天、国防等行业的科研、生产和测试部门。&ldquo 航空数据总线故障注入系统&rdquo 的主要用户有：中国航天科技集团的多个研究所中国兵器工业集团的多个研究所中国航天科工集团的多个研究院/研究所中航集团的多个研究所的多个研究所中国电子科技集团公司的多个研究院/研究所在&ldquo 航空数据总线故障注入系统&rdquo 的应用过程中，用户对该系统的总体情况进行了肯定，有些用户根据自身的情况对该系统提出了许多改进意见和建议。根据用户的反馈，公司组织人员对系统进行了深入的分析，总结出系统的不足并投入人力加以改进。随着客户群的增加，客户的需求也在增加，当前&ldquo 航空数据总线故障注入系统&rdquo 的测试对象已经从设计初期的5种，增加到了10种。当前&ldquo 航空数据总线故障注入系统&rdquo 不但能够实现对ARINC429、MIL-STD-1553B等传统航空总线的测试，还能实现对UART、隔离IO、CAN总线等通用接口实现测试。2012年，随着公司主要投资项目&ldquo 新一代航空总线产品的研制及产业化项目&rdquo 的启动，针对新一代航空总线的故障注入产品的研发将会启动。2012年，&ldquo 航空数据总线故障注入系统&rdquo 的对象从航空、航天、国防等行业进一步扩展，将会辐射到工业和民用等各个领域，生产和销售超过100套。一、经济效益航空数据总线故障注入系统项目从2009年8月立项进行研发，2010年开始形成研发产品及为客户提供技术支持服务，截止到2011年底累计新增销售收入2007万元，基于此技术其中签订技术性合同近850万元并形成技术收入，此项技术收入按收入额的5%缴营业税，缴7%城建税和3%的教育费附加，新增利润额缴15%的企业所得税，余下的壹千多万元是产品收入缴17%的增值税及其他税种，此项技术、产品主要应用于航空、航天、兵器、船舶等行业的设计、测试、生产部门，用于高可靠性、高稳定性设备的设计评估、调试、检测等环节，使用单位应用此技术、产品提到了劳动生产率，劳动生产率的提到表明在单位时间内产品数增加、单位成本降低；通过应用这项技术使产品质量提高，产品质量提高销售价格提高；两个相同投入的生产者，生产率低的一方，意味着生产成本高，那么产品就不得以较高的价格出售，无法同生产率高的一方竞争，必然被淘汰掉，而生产率高的一方，以较低的价格出售产品依然可以获得利润更具竞争力，此项技术的应用增加了企业的利润，为社会填补了技术空白，提高了社会生产率、提高了产品质量，带动了本企业相关产品的的研发与销售，新增企业的利润，为国家多缴了税金。&ldquo 航空数据总线故障注入系统&rdquo 已经应用到了我国航空、航天等行业的许多科研、生产和测试部门，增强了这些部门的设计验证能力，促进了我国航空、航天事业的进步，具有战略深远的意义。二、社会效益（生态效益、环境效益）&ldquo 航空数据总线故障注入系统&rdquo 主要应用于航空、航天、兵器、船舶等行业的设计、测试、生产部门，用于高可靠性、高稳定性设备的设计评估、调试、检测等环节。在&ldquo 航空数据总线故障注入系统&rdquo 研制成功之前，国内现有的故障注入产品种类很少，已有的产品功能单一，基本上只能实现有限的特定功能。市场现有的德国TechSAT公司的ADS2产品内部集成的FIBO功能，只能模拟信号连接线之间的物理层故障，其工作方式针对信号线。另外一些故障注入产品，只能够实现部分协议层的故障注入功能功能。国内外尚没有1种能够同时实现物理层、电气层和协议层的故障注入设备。国内外现有的故障注入产品，都是针对单一总线的专用产品，不能实现对多总线系统的综合测试。&ldquo 航空数据总线故障注入系统&rdquo 的研制成功，大大提升了故障注入产品的的性能，为我国航空、航天等行业的高可靠性、高稳定性的设计提供了有效的验证手段。&ldquo 航空数据总线故障注入系统&rdquo 的主要点和优势如下：1、同时实现物理层、电气层和协议层的故障注入操作，能够对多台设备进行协同控制；2、实现物理层和电气层任意波形噪声的产生和叠加；3、采用非侵入式故障注入方案，使用时不需要对原有系统进行更改；4、故障注入过程可定量参数，可重复实现；5、支持高级编程方式，通过设计一系列的故障活动，组成故障序列执行，支持自动测试过程；6、支持外部触发方式，通过多类型故障注入设备和通用测试平台协同工作的应用，实现系统级故障注入。当前&ldquo 航空数据总线故障注入系统&rdquo 已经应用到了我国航空、航天等行业的许多科研、生产和测试部门，增强了这些部门的设计验证能力，促进了我国航空、航天事业的进步。三、对本市经济、社会发展的推动作用《北京市&ldquo 十二五&rdquo 时期科技北京发展建设规划》中明确提出了以关键技术突破和标准创制为切入点，积极培育新一代信息技术、生物医药、新能源、节能环保、新能源汽车、新材料、高端装备制造和航空航天等战略性新兴产业，发挥其战略导向性、全局带动性和内源驱动性作用，强力促进发展方式转变和产业结构优化升级。航空数据总线故障注入系统与这一方针密切相关，完全符合北京市发展建设规划支持科技创新与产业发展的范畴。旋极公司2008年营业收入5860万元人民币，上交税金485万元；2009年1.03亿人民币，上交税金768万元；2010年1.82亿人民币，上交税金1159万元；2011年2.99亿人民币，上交税金1979万元。2008年-2011年公司营业收入复合增长率达77.67%，净利润复合增长率达127.08% 。本项目具有自主知识产权，技术国际领先，适用领域从军事到民用，从工业制造到高科技行业。可广泛应用于航空、航天、兵器、船舶等各行业的设计、测试、生产部门，市场前景广阔，产业化条件非常良好。前期的项目起步阶段，核心团队从技术研发人员、销售团队等共有30余人，每年可为社会提供30-50个就业岗位，在拉动就业等方面有着重要的社会意义。综上所述，本项目必将为海淀区经济、社会发展做出贡献。知识产权及项目获奖情况：实用新型专利：数据处理中心专利号：ZL 2013 2 0409762.8实用新型专利：一种总线数据录取系统 专利号：ZL 2013 2 0403846.0北京市科学技术奖叁等奖

中国民用航空飞行学院，简称“中飞院”，创建于1956年，是中国民用航空局直属的全日制普通高等学校，是中国民用航空局与四川省共建高校。学院作为中国民航培养高素质人才的主力高校，经过60多年的建设与发展，已成为全球民航职业飞行员培养规模在世界民航有着较高影响力的高等学府。中国民航70%以上的飞行员、80%以上的机长毕业于此，被称为“中国民航飞行员的摇篮”。中国民用航空飞行学院选购我司HS-DR-5快速导热系数测试仪，现已安装，调试完毕。HS-DR-5快速导热系数测试仪

嘉仪通有一款小设备叫【便携式泽贝克系数测试仪PTM】是今年5月份推出，用于测试材料Seebeck系数的新品目前已上市近半年【上市即获关注】嘉仪通的便携式泽贝克系数测试仪PTM首次亮相于第十次中国热电材料及应用学术会议（2018年5月6-9号，中国杭州），吸引了会上众多热电研究相关老师的注目，纷纷上前咨询和测样。【受到广泛关注】上市不到两个月，此款小设备就受到了相关高校、科研院所和热电材料企业等的广泛关注——围观凑热闹的、邮件电话咨询的、申请代理的、免费试用的、下单购买的....络绎不绝！同时也有热心的老师针对问题提出了许多宝贵意见。客户反馈汇总图【不断打磨改进】一款普通的便携式设备，却被市场广泛关注！这让嘉仪通的工程师们既兴奋也倍感压力。为了做出让客户满意的好产品，我们下定决心做好产品的改进升级——收集客户意见、制定可行改进方案、加班加点整改、修改后的测试与验证、客户试用以及收集反馈意见、再一次改进......不断循环往复。改进功能列表（部分）【快速测试】全新升级后的PTM-3，实测开机时间低至4.8 S/次，待完全热机后，实测镍带标准样品的时间为6 S/次（不同材料样品测试时间可能略有不同），能够极大提高团队的实验效率。样品实测图【操作方便】好不好上手操作是测样人员最关心的问题之一，PTM操作简便，用冷热两支探笔直接接触不同形态热电材料样品，系统就可自动运算，并快速呈现测试结果，易学易上手，老师再也不用担心你不会操作仪器了。【样品要求低】无论是块状、纤维状还是薄膜状热电材料样品，都可直接测试其Seebeck系数，对样品形状、结构无特殊限制性要求。不同形态样品测试图片探针直径实测图产品应用【材料初选】PTM测试速度如此之快，可完美应用于薄膜、块体等热电材料样品的筛选工作，在各类样品制成后，快速筛选优质样品，提高初选环节的效率，避免无用实验，极大节约实验成本。【均匀性测试】便携式泽贝克系数测试仪PTM不仅可以快速筛选不同种类热电材料，还可快速检测一种或多种薄膜、块体等热电材料的均匀性，对材料的内外部均匀情况作初步定量评价。【质量检测】在产业领域，PTM可完美应用于热电材料的质量抽查与检测环节，能够直观、快速的判断相关热电材料是否达到相应质量标准，提高产业效率。【本科教学】如此小巧方便的Seebeck系数测试仪，如果作为本科阶段教学设备，用于热电材料相关原理教学、实验讲解等教学环节，将深受师生们的喜爱。产品示意图【不同版本，不同特色】全新一代便携式泽贝克系数测试仪PTM分为两个版本：PTM-3，定位于科研级热电材料市场，具备高配置，在测试误差、量程范围、样品电阻范围等重要方面能够满足热电材料科研要求；PTM-2，定位于热电相关企业与教学仪器市场，性价比更高，不仅能够满足热电材料企业质量检测、生产抽查等方面的需求，而且是教学仪器的不二之选，能够完美适用于本科阶段各类热电材料相关原理教学、实验讲解等教学环节。【合作伙伴】目前，在用客户有：清华大学、北京航空航天大学、中国科学院化学研究所、武汉大学、广东省稀有金属研究所、广东雷子克、河北大学、内蒙古工业大学等十余家热电材料重点科研高校、科研院所以及热电材料企业。【技术参数】【应用实例】碲化铋棒材截面均匀性测量结果鹏南电子科技提供样品【Seebeck系数测试结果】