在當前大發(fā)展背景下，中國EDA在航空航天和國防領域的應用行業(yè)發(fā)展如何?中國EDA在航空航天和國防領域的應用在國際市場上有什么優(yōu)勢?EDA在航空航天和國防領域的應用行業(yè)上下游發(fā)展如何?中國EDA在航空航天和國防領域的應用行業(yè)開發(fā)技術水平如何?

EDA在航空航天和國防領域的應用行業(yè)整體運行情況怎樣?行業(yè)各項經(jīng)濟指標運行如何(規(guī)模、收入、利潤……)?EDA在航空航天和國防領域的應用市場供需形勢怎樣?EDA在航空航天和國防領域的應用消費市場與供需狀況形勢如何?

EDA在航空航天和國防領域的應用各細分市場情況如何?產(chǎn)業(yè)結構調整方向在哪?產(chǎn)業(yè)鏈上下游環(huán)節(jié)有什么變化?

EDA在航空航天和國防領域的應用市場競爭程度怎樣?集中度有什么變化?品牌企業(yè)占有率有什么變化?并購重組有什么趨勢?波特五力分析、SWOT分析結果如何?

想要在競爭激烈的市場上站穩(wěn)腳跟，應緊隨市場的腳步向前發(fā)展進步，那么未來EDA在航空航天和國防領域的應用行業(yè)發(fā)展前景怎樣?有些什么樣的變化趨勢?投資機會在哪里?

EDA在航空航天和國防領域的應用行業(yè)面臨哪些困境?有哪些扶持政策?在轉型升級、發(fā)展戰(zhàn)略、管理經(jīng)營、投融資方面需要注意哪些問題?需要采取哪些策略?

當前航空電源型號各異，種類龐雜，應該說綜合性能還不夠高。特別是隨著航空器的不斷發(fā)展，其對電源保障需求面臨諸多新挑戰(zhàn)。因此，研制先進電源保障設備，提高其通用性、綜合性，可為現(xiàn)有各類航空器提供通用配套保障，不但能夠適應航空器換代的需要，提高其實用性，而且可以壓縮保障裝備設備的數(shù)量和規(guī)模。研究事例為航空逆變電源，其特性是負載三相平衡的前提下，能夠保證三相電壓的幅值、相位始終處于平衡。構成的組合式三相全橋逆變電路見圖1.本文引入了技術現(xiàn)代電子設計自動化技術(EDA)，綜合運用非常超高速集成電路硬件描述語言設計語言(VHDL)和可編程邏輯電路(PLD)元器件進行控制邏輯的設計與實現(xiàn)，對組合式三相逆變電路進行狀態(tài)控制，獲得要求的輸出電壓及波形。

脈寬調制(Pulse-width Modulation，PWM)是在固定頻率下，設計一定規(guī)律的脈寬系列，控制逆變器的開關器件的導通及截止狀態(tài)，在輸出端獲取所需航空電源，滿足設計的品質要求。

1.1等效面積法的數(shù)學模型

采納等效面積正弦波脈寬調制(SPWM)生成法，具有輸出波形諧波量小，波形接近正弦波形而且算法簡單等優(yōu)勢特點。

先把理想正弦波劃分為若干等份，如圖2所示，某一等份的弧線與時間軸形成的面積等同于某矩形脈寬，前提是矩形脈寬中點與弧線投影的中心點在時間軸上重合，且兩者面積相等，劃分的等份數(shù)量越大，整個矩形脈沖系列就越近似于設計所需的理想正弦波形，其中，矩形脈寬就是用于控制逆變器上元器件的導通、截止狀態(tài)。

如第k個脈沖，其的正弦波形弧線垂直向下與時間軸形成的面積為SAk，與其等效的脈沖矩形面積為SRk，易得到公式：

式中：調制參數(shù)為M;理想正弦波被劃分為N等份。

每等份的時間寬度為θk，每等份的時間軸中點為αmk，等效面積的矩形寬度(相當于導通時間)為θpk，等效面積的矩形前后兩端剩余時間(相當于截止時間)寬度為θnk，計算公式分別是：

1.2設計計算及數(shù)據(jù)生成

設定一定數(shù)值后，通過上述等式和公式，利用數(shù)學工具Matlab軟件進行數(shù)值計算，生成表1和脈沖數(shù)據(jù)。

表1脈沖系列數(shù)據(jù)

2軟、硬件的設計與實現(xiàn)

2.1軟件設計與實現(xiàn)

控制電路的硬件采用PLD元器件，并基于VHDL語言進行設計達成所需的邏輯功能，做到數(shù)字化控制。

整個系統(tǒng)主要由開關模塊M_ONOFF、可控時鐘分頻器M_CLOCK、反饋調制模塊M_MANDP、脈沖寬度數(shù)值存儲器A、B、C：PW_ROM和脈沖發(fā)生器M_PWM等模塊按一定邏輯對接而成，如圖3所示形成了逆變控制邏輯電路的頂層設計文件M_TOP_SPWM，可實現(xiàn)等效面積正弦波脈寬調制法設計所需的脈沖波形系列，用來控制開關器件IGBT的導通和截止狀態(tài)。

2.2邏輯電路的硬件編譯與實現(xiàn)

逆變控制電路的頂層設計文件用VHDL語言編程描述成邏輯電路后，采用Max+PlusⅡ(Multiple ArrayMatriX Programmable Logic User SystemⅡ)為本實驗的EDA設計軟件，并在EDA實驗開發(fā)系統(tǒng)(GW-GK系統(tǒng))上完成仿真和硬件測試實驗。首先選用ALTERA公司的 EP1K50TC144-3芯片，然后如圖4，圖5所示對此芯片管腳進行輸入輸出定義、編譯，通過ByteBlasterMV并行下載，打印機接口與目標板相連，完成芯片邏輯功能配置，最終在硬件上實現(xiàn)了控制系統(tǒng)電路邏輯功能。

3仿真結論與開發(fā)前景

頂層設計文件編譯后進行實驗仿真，結果如圖6所示，其中脈沖系統(tǒng)S_A12、S_A34是單相全橋逆變器A的控制信號，S_B12、S_B34是單相全橋逆變器B的控制信號，S_C12、S_C34是單相全橋逆變器C的控制信號，顯而易見三個單相全橋逆變器控制脈沖信號S_A、B、C生成相隔1/3周期，而且非常精確，完全滿足實驗設計所需的品質要求。

采用VHDL硬件描述語言對硬件的功能進行編程，在實驗室就能設計獲得所需的控制邏輯電路，特點明顯，具有傳統(tǒng)實驗方法根本無法實現(xiàn)的靜態(tài)可重復編程和動態(tài)在系統(tǒng)重構的優(yōu)勢，這大大提升了航空電源控制系統(tǒng)設計的靈活性，實現(xiàn)了硬件的“軟件化”。用可編程邏輯器件PLD芯片不但壓縮了設計實驗周期，減少誤差，提高設計系統(tǒng)的精確度(如圖6所示，可控制到3 ms以下)，而且可以高度縮小控制系統(tǒng)的硬件規(guī)模，提高了集成度，降低了開發(fā)成本，有利于當前航空事業(yè)突飛猛進對電源的多樣化需求開發(fā)，前景廣闊。

DA仿真計算應用

航空航天電子控制系統(tǒng)仿真計算主要涉及：航空航天系統(tǒng)中電子電氣設備、控制系統(tǒng)等電路仿真、電磁場仿真計算應用，一方面電子系統(tǒng)中元器件數(shù)量大、精度和可靠性高，電路驗證和仿真計算量大，另一方面，對復雜電磁環(huán)境的設備和系統(tǒng)的兼容和抗干擾的電磁場仿真，下面主要針對這兩類應用的最新高端圖形工作站配置規(guī)格。

3.1電子電路系統(tǒng)驗證與仿真工作站

這類應用主要涉及到對象各類航空航天電子設備中電子電路、電氣設備等方面驗證和仿真模擬計算。

主要軟件廠家 Cadence、Mentor Graphics、Synopsys

典型軟件：SPICE/PSPICE(功能仿真)、multiSIM、Allegro SI，Sigrity，Power DC，Power SI場仿真，Speed2000等

推薦機型：UltraLAB H490

UltraLAB H490系列是一款配備intel第7代至尊處理器(4~18核，4.5Ghz以上)、最大512GB內存容量、雙顯卡架構的多核與超高頻兼?zhèn)涞膱D形工作站H490完美適合那些對單核頻率極高同時具備一定核數(shù)做并行計算要求的中大規(guī)模應用，整個機器在超高頻狀態(tài)下,單核計算與多核并行計算、GPU超算、高速讀寫保證軟件各個環(huán)節(jié)完美運行，從而大幅縮短計算或處理時間。

3.2微波電磁場仿真

航空設備電磁仿真問題主要有天線與飛行器載體的電磁交互作用、航空電子EMI、電子鏈路預算分析、雷達信號特征分析、飛行器RCS等。利用數(shù)值方法對電磁兼容問題進行仿真計算，并對計算結果進行分析，就可以有效地對設備的電磁兼容性進行預測和評估，為設備電磁兼容設計提供可靠的理論依據(jù)。

典型算法：矩量法、時域有限差分法、有限元法

計算特點：

(1)矩量法(MOM)是將積分方程化為差分方程,或將積分方程中積分化為有限求和,從而建立代數(shù)方程組,故它的主要工作量是用計算機求解代數(shù)方程組.所以,在矩量法求解代數(shù)方程組過程中,矩陣規(guī)模的大小涉及到占用內存的多少,在很大程度上影響了計算的速度.如何盡可能的減少矩陣存儲量,成為加速矩量法計算的關鍵。

(2)時域有限差分法(FDTD)基于時域電磁場微分方程的數(shù)值算法，它直接在時域將Maxwell旋度方程用二階精度的中心差分近似，從而將時域微分方程的求解轉換為差分方程的迭代求解，多核并行計算加速比好，對計算機內存容量要求較低。

(3)有限元法(FEM)是一種為求得偏微分方程邊值問題近似解的數(shù)值技術。它通過變分方法，使得誤差函數(shù)達到最小值并產(chǎn)生穩(wěn)定解，計算量和內存容量巨大，臨時文件回寫硬盤頻繁。

典型軟件: ADS、CST、HFSS、Feko等;

推薦機型：UltraLAB EX620

UltraLAB EX620一款具有中大規(guī)模多核并行計算與圖形圖像處理、多用途圖形工作站，該機器支該機器支持2顆Xeon Schalable(可擴展)處理器(高達56核)、雙GPU、高速并行存儲(最高到70TB)架構。