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 科学技术奖

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。

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。