为了提高安全关键实时嵌入式软件系统的质量，降低开发成本与周期，并使得软件系统具有可重用、可移植和互操作等特性，基于目前国际标准体系结构描述语言AADL（ Architecture Analysis and Design Language）和同步语言Signal，研发了辅助配套软件工具集，可进行系统的可靠性、可调度性、安全性分析，以及自动代码生成，从全生命周期的角度保证系统的可信性质。 本项目主要特点如下。 1．可以插件的形式集成在AADL开发平台OSATE上，支持高可靠性实时系统的软件设计建模； 2．可以提供集成开发环境，将AADL模型转换为TASM模型和UPPAL模型，然后采用相关的模型分析和检测工具进行验证分析，包括可靠性、可调度性、时间属性等分析； 3．可以支持基本的AADL到C，Signal到OpenMP的自动代码生成技术。 目前该成果已指导多个关键实时系统的建模和验证应用，获得国家专利1项。

本实用新型提供一种流场实时精确测量系统，包括示踪粒子发生器，用于产生示踪粒子并释放到待测流场；图像处理子系统，包括激光发射单元和图像采集单元，用于照亮示踪粒子并且采集示踪粒子图像；PIV 测量子系统，用于接收示踪粒子图像数据，测量全流畅速度矢量，并按照流场情况调整采集图像时间间隔和实现空间分辨率自适应测量；示踪粒子发生器设置在待测流场上游，图像处理子系统采集流场中示踪粒子图像，传递给 PIV 测量子系统。本实用新型提供的流场实时精确测量系统，对于流速高，尤其是高超音速流场、变化剧烈的流场进行实时测量

随着反射面天线口径不断增大和频段不断升高，日照温度效应对天线的电性能的影响已经越来越引起工程界的重视。露天工作的大口径反射面天线因日照温度场而产生较大的温度梯度，导致结构产生明显变形，进而严重影响天线的电性能。针对天线所在地理位置及气候环境，通过仿真与实测相结合的方法实时预估天线温度场和热变形，结合天线实际结构，提出了相适应的温度传感器布局方案，设计了电性能实时自适应补偿流程，开发了一套反射面天线温度场实时监测与热变形实时补偿系统，实现了天线的电性能的实时补偿，为提高大口径反射面天线复杂环境下的服役性能提供了技术支撑。 主要技术指标 研制的热变形补偿系统的调整量计算精度优于反射面天线控制系统调整量最小分辨率，电性能补偿的实时性良好，该系统通过了总装专家联合测试组的测试，测试结果表明热变形补偿系统设计可行，能够修正热变形导致的指向误差，在对星动态测试中，能够提高天线接收射电星的功率。 相关成果 研制了一套大口径天线热变形实时补偿软硬件系统一套，包含温度传感器最优布置方法、数据采集硬件系统、温度传感器的误差分析与补偿算法、大口径天线热变形实时补偿系统综合软件平台。

新型混沌介质偏振信息实时探测系统以场景目标光与散射光偏振特性的差异为基础，结合渥拉斯顿棱镜的分光原理，设计的一种新型混沌介质偏振信息实时探测系统。偏振是独立于光强、光谱和相位之外的另一维信息，本系统考虑并利用光的偏振特性及其包含的混浊介质信息，以去除云、雨、雾霾等混浊介质的影响为目的，实现云、雨、雾霾天气条件下清晰图像的重建，保证恶劣条件下精确观测。该系统具有以下优势：² 拓展探测维度：提高探测精度：反应物质自身特性：增强环境适应性

Ø  成果简介：军事应用中的远距离监视一直是我国边防/海防的重要任务。目前，基于CCD/CMOS的可见光摄像机已在昼间视频监视中得到广泛应用，在目标观察/态势判断方面等发挥了重要作用。但由于边境和海面经常出现轻雾和中雾天气，能见度较低，影响了可见光视频图像质量。在民用交通中的应用是城市交通管理及港口码头航运管理的视频实时监视系统也已得到广泛应用。伴随着工业化的进程及全球气候变化的影响，雾/霾天气增多，大大影响了视频图像的质量，因而导致监控质量的下降。通过增加本模块，可以实现实时处

项目背景 授时、定位、导航是以北斗卫星为核心建立的 PNT 服务的三大要素，在国民经济、国家安全和科学研究诸多领域发挥广泛的支撑作用，是国家重要的基础设施。目前，时间比其他物理量要高出至少四个数量级，是当今测量准确度最高、应用最广泛、唯一实现全球高精度传递的基本物理量。 西方国家在高精尖技术领域对我们实行封锁和禁运，2019 年 8 月，美国国防部发布了其公开版《国防部定位、导航与授时体系战略》报告。报告明确了以授时为核心的定位、导航与授时体系建设。近年来国内外花费大量的财力和人力所建立的不同的卫星导航定位系统的基础工作，其中最关键的设备---精密时频设备（原子钟）远程实时在线计量、测试和校准工作的必要性也日渐展现出来。 目前国内外技术仍存在一些问题：时频系统之间的高精度时间同步特别是纳秒量级、亚纳秒量级时间同步一直无法解决，一定程度上制约了时频系统的建设和发展，也会给用户造成很大的困惑。原子频率标准的频率校准与计量，特别是在线校准与计量一直无法解决。 我国有若干个时频实验室和若干个时间统一系统，按照规定，每间隔一定的周期，需要对这些系统的时间同步能力和守时能力进行计量、校准和评估，因此，急需建立一种远程计量校准平台对时频系统时间同步、守时能力进行计量、校准和评估。 本项目基于 NTSC 现有硬件和软件资源，开展基于卫星共视/卫星双向的时频设备远程在线计量、测试和校准方法研究，解决各卫星测控基地、雷达站、各武器试验靶场及海军长河二号系统守时实验室等全军武器装备建设中的精密时频设备（原子钟）的远程实时在线计量、测试和校准困难的问题，为军用时频体系建设中高精度时频系统计量校准研究做铺垫。 （二）项目简介 本项目要对时间频率进行测量，根据时间频率量值传递基本方法，可采用直接与已知的标准信号进行比较和通过接收机接收参考标准信号然后比较两种方法。要实现时间频率的计量校准，根据相关国军标规定，在对频率稳定度进行测量时，标准频率源的频率稳定度应优于待测频率源频率稳定度的 3 倍，对频率准确度、频率漂移率等其它指标进行测量时，标准频率源的相应指标应优于待测频率源一个数量级。 据此要求，我们拟研制基于卫星共视的远程时频计量校准平台，共视主站外接国家授时中心钟房主钟信号，共视副站外接一台铷原子钟，根据时间频率量值传递要求，通过共视接收系统接收 BDS/GPS 卫星信号，一方面通过 BDS/GPS 共视比对实现对时频设备的校准。另一方面可利用共视比对数据对副站的铷原子钟进行驯服，使其通过 BDS/GPS 共视比对同步到UTC(NTSC)，作为待测时频系统远程在线计量校准可靠的参考频率源。 时频系统实时在线计量和校准示意图如图 1 所示，时间频率基准采用中国科学院国家授时中心保持的标准时间和标准频率，在国家授时中心放置卫星共视设备和卫星双向设备，在主要节点的时频系统放置卫星双向设备，在次要节点的时频系统放置卫星共视设备，使各个时频系统与国家授时中心之间建立远程的高精度时间比对，然后根据钟差比对结果完成时频系统的远程实时在线计量和校准功能。 图 1 时频系统实时在线计量和校准示意图 时频系统实时在线计量和校准装置包括 GNSS 接收机模块、卫星双向传递终端设备、卫星共视比对数据处理软件、卫星双向远程比对数据处理软件及远程在线计量和校准软件，接收机天线等模块组成。 时间频率源远程校准采用共视比对法，原理如图 2 所示。主要指标包括频率准确度和频率稳定度、频率漂移率。 图 2 共视比对法原理框图 本项目中远程用户时频系统本地时间向 UTC（NTSC）（或 UTC（CMTC））的溯源采用 BDS/GPS 共视时间比对与传递方法实现。卫星共视比对数据处理软件最后将 GNSS 卫星的星历数据、电文信息、相位测量值、GNSS 共视数据及共视比对结果以文字、图形显示。 我们利用已有条件搭建了如图 3 所示的卫星双向高精度时间比对与传递平台的调制解调器部分，并进行了 100 米电缆自环试验，得到了初步结果。 图 3 卫星双向高精度时间比对与传递平台的调制解调器 （三）关键技术 本项目涉及到的关键技术包括以下七个方面： 1.时频系统的溯源方法 2.单点对多点的远程实时在线计量技术 3.单点对多点实时在线计量和校准的 C/S 结构设计 4.自适应同步校准驯服算法 5.多线程技术研究 6.时频系统实时在线计量和校准系统 7.基于 UTC（NTSC）远程时频校准方法

本系统是基于计算机图像处理技术的 X 射线实时成像检测系统，对工业生产中关键部件实现无损检测。该系统分为动态检测和静态处理两大部分。在动态检测中，系统可以根据图像检测算法，对图像中的缺陷进行实时检测和评判。在静态处理中，系统除了可以进行图像的边缘检测，长度、面积的自动测量，灰度直方图统计等操作外，更为重要的是可以根据内置的算法及标准，对缺陷的性质和等级进行自动评定。该系统具有成像质量高、测量精确、操作简便、稳定性好的优点。

 实时生产信息集成系统是“生产控制”与“生产管理”信息系统之间的桥梁，主要实现如下内容：  1、对流程工业中各套生产控制系统（DCS/PLC）的数据全面采集，集中存贮、统一管理，并生产历史数据提供长时间、高速的在线查询。  2、系统实时性极高、数据应用功能丰富，支持企业生产调度、远程监控、公司/车间生产优化与管理等多方面的数据应用。  3、对 MES、ERP、MIS 等企业信息系统，提供“生产数据”支持，生产数据自动获取，不再需要 烦琐低效的人工录入。

碳纤维复合材料是由碳纤维与树脂、金属、陶瓷等基体复合制成的纤维增强材料，因其具有重量轻，强度高，耐高低温等优良特点，近年来广泛应用于航空航天、体育休闲、高铁汽车、土木建筑等领域。碳纤维复合材料在质轻高强的同时，还具有优良的耐疲劳性、耐腐蚀性以及比强度高导致的优良施工性能等，使得它在对于材料性能有着特殊要求的海洋领域的应用前景同样不可小觑。近年来，北京化工大学碳纤维复合材料在船舶制造、海上能源开发、海洋工程修复等领域不断探索新技术。 在船舶上的应用 相比于传统的造船材料，碳纤维复合材料具有天然的优势。首先，碳纤维复合材料具有良好的机械性能。用其制造船体，具有质轻低油耗的特性，而且建造工艺相对简单、周期短、成型方便，因此施工和维护费用远低于钢制船舶。同时由于碳纤维与树脂基体的界面能有效的阻止裂纹扩展，故材料具有良好的耐疲劳性能；此外，由于碳纤维表面的化学惰性，船体具有水生物难以附生，耐腐蚀的特性，这也是船舶建造选材非常重要的因素之一。 碳纤维复合材料具有良好的声、磁、电性能：透波、透声性好，无磁性，因此可以用于提高军舰的隐身性能。在舰船的上层建筑中使用复合材料不仅可以减轻船体的重量，而且通过在夹层中嵌入有滤波功能的频率选择层，就可以在预定的频率下发射和接受电磁波，从而屏蔽敌方的雷达电磁波。各种天线和有关设备都统一组合装备在该结构内，不易被腐蚀，更有利于设备的保养。研制出类似的封闭综合传感器桅杆，这种桅杆是由纳米技术制造的玻璃纤维与碳纤维复合后作为增强体而制成。它可以让各种雷达波束和通信信号相互之间不受干扰地通过，并且损耗极低。碳纤维复合材料还可应用在舰船的其他方面。例如，在推进系统上可用作螺旋桨［和推进轴系，减轻船体的振动效应和噪声，多用于侦察舰和快速巡航舰。在机械和装备上可用作方向舵，某些特殊的机械装置和管道系统等。此外，高强度的碳纤维绳索在海军军舰的缆绳和其他军用物品上也有较为广泛的应用。 民用游艇大型游艇一般为私人所有，价格昂贵，要求质量轻，强度高，耐用性好。碳纤维复合材料可以应用于游艇的仪器表盘和天线，方向舵以及甲板、船舱、船舱壁等增强结构中。传统的复合材料游艇主要由玻璃钢制成，但是由于刚度不足，满足刚度设计要求后往往船体过重，而且玻璃纤维是致癌物质，国外逐步禁用。如今的复合材料游艇中碳纤维复合材料的使用比例大大增加，有的甚至全部采用碳纤维复合材料。例如超级游艇“巴拿马”号双桅船，船身和甲板采用了以碳纤维／环氧树脂为蒙皮。乙烯酯树脂夹层复合材料，pvc泡沫和碳纤维复合材料，桅杆吊杆均是定制的碳纤维复合材料，只有部分的船身使用了玻璃钢。空载重量仅有45t。速度快，油耗低，性能卓越。 在海洋能源开发上的应用 海底油气田近年来，碳纤维复合材料在海洋油气开发领域的应用越来越广泛。海洋环境下的腐蚀，高压，水底暗流流动带来的强剪切作用对材料的耐腐蚀性，强度和疲劳性能提出了严格的要求。碳纤维复合材料在海洋油田开发中有着明显的质轻、耐久、抗蚀方面的优势：一个1500m水深的钻井平台，其钢制系缆的质量就达6500t左右，而碳纤维复合材料密度是普通钢材的1/4，若使用碳纤维复合材料取代部分钢材将显著减少钻井平台的载重负荷，节省平台的建造成本；抽油杆的往复运动，由于管外海水压力与管内压力不平衡极易引发材料的疲劳断裂，而用碳纤维复合材料即可解决这一问题；由于海水环境耐腐蚀，其在海水中使用寿命比钢材要长，且使用深度更深。碳纤维复合材料可以用作油田钻井平台中的生产井管、抽油杆、储藏槽、海底输油管、甲板等部件。制造工艺分为拉挤成型工艺和湿法缠绕工艺。拉挤成型法一般用在普通管材和连接管上。缠绕法一般用作储槽和压力容器的表面，也可用在各向异性的柔性管道之中，其中碳纤维复合材料以特定的角度缠绕排列在铠装层之中。碳纤维复合材料的连续抽油杆是一种类似胶片的带状结构，柔韧性很好。使用碳纤维抽油杆能明显提高出油量，减少电机的载荷，相比之下更节能。而且碳纤维复合材料抽油杆比钢制抽油杆更耐疲劳，抗腐蚀性能更好，更适合应用在海底油田的开发中。 海上风电资源丰富，是未来发展的重要领域，也是风电技术最先进、要求最高的领域。我国海岸线约1800km，岛屿6000多个，东南沿海及岛屿地区风力资源丰富且易于开发。近年来大力促进海上风电能源的开发已经得到了有关部门的支持。风力发电叶片90%以上重量由复合材料组成。海上风力大，发电功率大，势必要求更大的叶片和更优良的比强度和耐久度。显然，碳纤维复合材料能够满足开发大型化、轻量化、高性能、低成本的发电叶片的要求，和玻璃纤维复合材料相比更适合应用于海洋领域。碳纤维复合材料在海洋风力发电中具有显著的优势。碳纤维复合材料叶片质量低，刚度大，模量是玻璃纤维制品的3~8倍；海洋环境下湿度大，气候多变，且风机24h工作。叶片耐疲劳性较好，能较好的抵御恶劣的天气；改善了叶片的空气动力学性能，减少对塔和轮轴的负载，从而使风机的输出功率更平滑更均衡，提高能量效率；利用碳纤维的导电性能，通过特殊的结构设计，可有效地避免雷击对叶片造成的损伤；降低风力机叶片的制造和运输成本；具有振动阻尼特性等。 碳纤维复合材料用于海洋工程建筑，主要利用其轻质高强耐腐的特性，以筋索材及结构件的形式，替代传统钢筋建材，解决海水侵蚀钢筋、运输路途遥远运输成本高的问题。已应用于海上岛礁建筑、码头、浮动平台、灯塔塔架等。

在国家海洋强国战略中，“海空天”对海观测和探测是必要手段。面向我国海洋强国战略需求和十四五规划中军民领域技术挑战，以及山东省地方经济发展和产业升级重大需求，威海校区“海空天”对海观测团队开展了关键技术突破、观测装备研发、系统研制和应用服务，同时与涉海企业和科研院所合作，升级传统行业，提升产业行业竞争力，服务新旧动能转换。课题组十三五期间承担了国家级、省部级项目30余项，包括国家自然科学基金、山东省自然科学基金在内基金的基础研究类项目，国家、省市重点研发计划等民口类项目，此外还承担了军委科技委、装备发展部等国防类项目，形成了诸多科技成果。科研经费累计约1.5亿元。获批国家双一流高校基础设施建设——新一代海空天对海观测技术综合试验平台、工信部对海监测与信息处理重点实验室、山东省海洋通信与智能无人观测装备工程技术中心、山东省海洋智能无人装备工程技术协同创新中心等7个省部级科研平台。课题组重点打造一个中心：海洋信息综合获取技术及装备创新中心，建设两个基地：数据获取及处理平台建设，标准化综合试验测试平台建设；解决三大难题：海洋探测手段不完善、海洋探测装备可靠性低、海洋技术复合型人才严重不足的难题；提供四个支撑：支撑“海空天”一体化空海协同探测技术体系、海洋装备试验测试标准化体系、山东省十强产业和新旧动能转换、海洋强国和海防建设。 面向我国海洋强国战略重大需求，军民领域对海观测技术挑战，以及山东省地方经济经济发展和产业升级重大需求，针对我国海洋智能装备企业研发投入大、产出慢、可靠性差、稳定度低，难以满足应用需求的问题，威海校区“海空天”对海探测团队开展智能装备核心技术突破和共用技术研发，降低装备研发成本。通过标准化试验和测试保障可靠性和稳定度，形成了涵盖综合环境感知目标探测、智能观测平台技术（无人机、无人船、水下自主航行器和水下机器人）、跨域通信协同组网技术、观测数据处理、服务与应用等为一体的“海空天”对海观测技术体系。基于“海空天”一体化空海协同观测技术体系，开展相关探测装备研发，构建演示示范系统。取得典型研究成果如图所示。 科研团队规模60余人，目前乌克兰外籍院士1人、教授/研究员3人，副教授10人，讲师4人，基本科研岗和任务型工程师2人，研究生40余人。 研究成果将为组建山东省“高密度、多要素、全天候、智能化的海空天立体观测网”，提升我省乃至国家的自主海洋装备研发能力、海洋资源开发能力以及建立海洋装备测试服务体系提供技术及装备支撑。本项目所研究成果不仅能够突破海洋传感器低功耗设计、自主无人观测平台控制、异构网络组网、海洋数据深度学习及处理等关键技术，进而实现海洋观测装备的立体化和智能化跨越式发展，而且对于树立我国海洋观测产品品牌的国际形象，提升国际影响力和市场竞争力，增强对全球性资源要素的控制能力具有重大战略意义，在海工装备、航空、航天、军工等领域具有广阔的技术应用产业化前景。 项目产品旨在通过关键技术的开发满足我国在海洋国防安全、海洋地形观测、海洋渔业养殖环境监测、勘探、打捞等以及灾害预警方面的智能化装备亟需，有着极其广泛的应用市场，特别对于山东省半岛蓝色经济带和海上粮仓的需求，具有极大经济价值和效益。预计未来3 年，年投资增幅超过百亿元，保守估计平均年复合增长率将达到40%以上，行业前景良好，将提升我省海洋产业的可持续发展能力。同时，我国其他临海省份也存在巨大海洋和渔业需求，同时为相关行业的竞争力起到不可估量的作用。项目研发将推动牵头公司产品提档升级，具有海空天立体化监测功能的智能海洋观测装备在未来将成为市场上极具竞争力的主流产品之一，市场容量极大，可达数千亿元。