基于抗辐照龙芯的星载计算机容错启动研究

将硬件冗余、检错纠错和刷新技术相结合,设计了一种以龙芯1E处理器为核心且使用FLASH存储引导程序的新型容错星载计算机结构。在对存储器进行冗余备份的基础上,采用硬件EDAC和刷新技术提高了存储器数据的可靠性。基于这种新型硬件结构设计,分析了星载计算机的可靠性,并提出了一种星载计算机高可靠容错启动方案。该方案通过利用硬件冗余资源和软件备份屏蔽了存在故障的存储芯片及出错软件,从而引导星载计算机正常启动。实验结果表明,该方案有效地屏蔽了常见的星载计算机启动故障,提高了星载计算机的可靠性。     

基于PXI总线技术的星载计算机性能测试系统研究

CX-1星务系统采用一体化设计方式,所有单机和分系统都与星载计算机直接相连,接受星载计算机的管理和控制;分系统或单机之间的信息交换必须经过星载计算机,因此,在设计过程中尽可能地提高星载计算机系统的可靠性就成为主要目标之一;为保证星载计算机的可靠性,在卫星的设计和研制过程中,对星载计算机的电气性能测试占据十分重要的地位;从分析星载计算机电气性能测试的需求出发,介绍了基于虚拟仪器技术的星载计算机测试系统的基本功能、硬件配置、软件设计等,给出了系统测试原理与测试结果;通过实际对星载计算机的测试试验,利用该系统测试星载计算机的性能可以实现故障的快速定位.     

嵌入式高可靠星务管理软件设计与验证

针对某型号小卫星在空间飞行可能面临的硬件和软件故障,设计星载计算机星务管理软件,分析其可靠性。该星载计算机采用双机冗余设计,使用双机通信保持主备份机切换时的系统运行状态,通过软件可靠性技术实现空间环境下部分硬件暂态错误的容错。空间飞行测试结果证明该星务管理软件安全可靠,使卫星完成了预定的任务。     

星载计算机系统可靠性研究

小卫星上的星载计算机系统的研究是向着高性能、低功耗、重量轻、体积小并具有信息处理自主性以及有容错功能的高可靠的计算机体系结构发展。本文就星载计算机系统的可靠性及提高其可靠性应采取的关键技术进行简要的论述     

基于分布式的测控系统可靠性设计研究

计算机测控系统的可靠性设计与分析是越来越重要的一项课题研究。在基于分布式结构的计算机测控系统中,对软硬件的可靠性设计开展了分析,从硬件的元器件的选择与控制、抗干扰设计、电子产品的可靠性设计和软件的结构设计、通信设计、防错设计等几方面进行了研究,总结工程研制经验,提出了计算机测控系统可靠性必须遵循的设计准则。     

FLOTHERM热分析软件在星载控制计算机设计中的应用

本文从阐述热设计对于星载控制计算机的重要性入手，在对热设计验证方法的比较与分析后引出了主题——电子行业热分析软件FLOTHERM，并通过具体示例介绍了使用FLOTHERM软件对星载控制计算机进行分析计算的仿真流程及工作重点。     

嵌入式应用系统的可靠性设计初探

嵌入式应用系统是一个有计算机内核的智能化电子系统。集成电路的超长寿命、计算机的软件介入与智能化的控制能力,决定了嵌入式应用系统全新的可靠性设计观念。这些新观念是：基于出错概率的多值可靠性、确定应用系统的可靠性等级、建立应用系统的可靠性模型、应用系统的本质可靠性设计与可靠性控制设计。     

计算机网络可靠性优化设计问题的研究

随着信息技术的不断进步,计算机网络出现了快速发展,同时计算机网络的可靠性也越来越受到网络设计人员的重视。由于计算机网络已经普遍运用于生活的各个方面,其作用已经变得无法取代,因此它的可靠性对人们的正常生活具有重要的意义,计算机网络的可靠性对国家的经济发展和社会的安全与稳定同样具有重要作用。因此,加强计算机网络的可靠性设计,建立一套完整的优化设计方案,对我国的网络发展具有重要的意义。     

星载通讯软件的可靠性设计方法

为避免空间环境尤其是单粒子翻转效应(SEU)对星载通讯软件的危害性影响,建立星载通讯软件通用的失效模式分析模型,并针对典型的失效模式如中断无法响应、帧格式错误等,给出与一般通讯软件不同的高可靠性软件设计流程,在设计方法上采取寄存器定时更新,存储区表决法以及冗余设计等可靠性措施避免失效,通过对固定位置的存储单元模拟SEU故障注入的方式进行验证;实验表明此设计降低了单粒子翻转的危害性,提高了星载通讯软件的可靠性,具有普遍意义.     

针对星载FPGA配置数据的高可靠存储设计

为了提高星载SRAM型FPGA在轨应用的可靠性,星载SRAM型FPGA在轨重构系统需要提高FPGA配置数据的存储可靠性。对配置数据存储方法进行了研究,提出了一种“三模+巡检”的复合式存储设计方法及相关系统实施方案。采用Markov模型,结合星上设备在轨运行时出现的永久性错误、暂时性错误以及修复率的影响,对“三模+巡检”的复合式存储设计进行可靠度分析,给出了系统可靠度微分方程组。通过Matlab仿真分析了永久性错误率、修复率等因素对可靠度的影响。经过仿真分析,“三模+巡检”的复合式存储系统在轨可靠度大于0.99, 进一步证明其可靠性明显优于传统三模冗余的存储方式,满足在轨可靠性要求。     

具备重构能力的三模冗余器载计算机研究

器载计算机是航天器电气系统的重要组成部分,需要冗余技术来满足其高可靠性运行要求。为了保证航天器上计算机在出现异常故障时仍能正常工作,对传统三模容错结构、具有降级功能的三模容余结构的体系结构、算法原理、关键技术等内容进行了研究。综合使用多种检测机制确保可靠锁定故障机,基于故障机无法修复时再逐步降级使用的策略,以正常工作的当班机为基础,通过故障机在每个流程的开始读取刷新后的当班机指针和重要状态参数并在流程的结束向当班机发送同步请求的方式,提出了一种具备重构能力的三模冗余器载计算机设计方案,设计了三模冗余重构流程,使故障机具备自修复的能力。实践表明,该重构方法能有效地提高器载计算机系统的可靠性,对高可靠器载计算机设计与实现具有较好的工程参考意义。     

双模冗余器载计算机设计与实现

器载计算机是航天器电气系统的重要组成部分,其可靠性对航天器能否完成任务至关重要。为了保证航天器上计算机在出现故障时仍能正常工作,对双机冗余器载计算机的体系结构、切换策略、判别准则等内容进行了研究,在保留主份机与双机切换电路、备份机与双机切换电路之间的状态工作信号的基础上,通过在主份机、备份机之间新增加一个状态工作信号,提出了一种改进的自主切换策略。实践表明,运用改进的自主切换策略,在双机切换电路中的自主切换模块出现故障时仍能实现自主切换,同时将比较器设计为软件,采用软件表决、软件选通的思路,消除了硬件比较器的关键单点故障,这些容错设计改进能有效地提高器载计算机系统的可靠性,对高可靠器载计算机设计与实现具有较好的工程参考意义。     

一种高可靠的工业级星载计算机及其引导设计

传统星载计算机通常采用价格昂贵的高质量等级CPU和存储器芯片,用于保证系统的可靠性;因制造成本和研制周期等方面的限制,商业卫星计算机更倾向于采用商业现货器件(COTS),但其可靠性和安全性会随之降低;采用工业级SmartFusion2处理器芯片,提出一种低成本的星载计算机最小系统架构,并通过工业级存储器异构备份的方式,显著提高系统可靠性;在星载计算机软件设计中,应用软件会采用三模冗余的方式提高可靠性,但引导软件往往只有单份;为了避免引导软件的单节点故障效应,针对SmartFusio2星载计算机架构,提出一种基于多TMR副本的片外启动方法,此启动方法可进一步提高工业级星载计算机的可靠性和安全性,并成功用于多个型号商业卫星。     

容错星载计算机系统结构设计

容错技术是提高计算机系统可靠性的重要手段，本文介绍了某立体测绘小卫星星载计算机系统的容错设计。该系统具有功能强，灵活性和可靠性高等特点，满足了小卫星性能高，重量轻、体积小，功耗低的要求。     

嵌入式星载计算机故障注入系统

空间环境中影响嵌入式星载计算机的主要因素包括温度、湿度、气压、光照、电磁干扰和空间高能粒子的辐射等;随着我国空间探测事业的发展,人们对星载系统可靠性的要求越来越高;容错技术是提高星载计算机系统可靠性的重要方法,为保证容错设计的正确性和容错机制的效率,需要采用辅助的技术对容错系统进行验证;故障注入技术是评测星载计算机容错机制的一种有效方法。     

基于龙芯宇航级芯片的BSP开发和移植

随着北斗三号导航卫星系统开始组网运行,星上系统对星载计算机系统提出了更快的数据传输和运算速度需求。中国科学院研制的北斗卫星采用高运算性能和高数据传输性能的星上计算机系统,其核心部件全部自主可控,即以龙芯中科公司生产的龙芯1E高性能宇航级处理器芯片为主构建的硬件环境,以实时操作系统VxWorks为软件环境。为适应龙芯中科1E系列的新型升级芯片,本文通过开发BSP和串口驱动,并在设备驱动管理上配置支持VxBus型驱动架构,实现VxWorks在新型芯片上的移植和运行,同时使驱动程序的可靠性、可移植性、独立性等性能得到有效提升。     

一种新型车载控制及诊断系统部件设计

新型车载控制及诊断系统部件是高速磁浮窄车体车载控制及诊断系统中的重要单元设备，其功能是将来自车载安全计算机的与安全相关的控制指令发送给车辆子系统，并将子系统发送的状态监视信号反馈给车载安全计算机。为保障控制及诊断系统的安全可靠运行，新型车载控制及诊断系统部件采用冗余架构及模块化设计，形成双重冗余的架构，使设备达到了高度稳定，并且简化了电路设计，还可通过编程及诊断软件进行逻辑功能调试和故障诊断。