Vxwork技术在星载计算机硬件故障模拟中的应用

星载计算机作为卫星的核心系统,其星载计算机运行的问题性直接关系到卫星的运行状态,而基于VxWorks技术的嵌入式操作系统是目前主流嵌入式操作系统,已广泛应用于车载、机载、卫星通信等领域中,它为应用程序提供了强大的故障捕捉和缺省的故障处理服务工具,并为应用程序提供可挂载的故障处理接口,本论文以VxWorks嵌入式实时操作系统捕捉的故障作为研究对象,通过函数替换和变量修改故障注入方法研究了星载计算机硬件、软件故障模拟方法与检测星载计算机的稳定性和可靠性.     

基于看门狗的星载软件抗SEL、SEU保护系统设计

一般对星载计算机都要求可靠性高,重量轻,体积小,希望硬件设计尽量少用或不用冗余系统来保证可靠性。研究尺量少采用硬件冗余而采用看门狗措施来保证星载系统可靠性的方法。看门狗分为软件看门狗和硬件看门狗,分别设在星载机不同位置。根据故障时间的长短,不同看门狗启动不同级别的保护措施。系统采用先处理软件故障,后处理硬件故障,保护级别逐步升级策略。提出了星载计算机五级保护策略和各保护级别的启动条件,对各种看门狗进行设计,并通过仿真实验证明了该方案的可行性。     

光机电

航天科工星载降水测量雷达填补国内空白中国航天科工集团公司第二研究院作为总体单位承担的民用航天预先研究项目——星载降水测量雷达项目通过了国防科工局的评审验收,标志着我国在星载主动式气象遥感仪器技术领域取得重大突破。据悉,星载降水测量雷达属于主动式微波遥感器家族中的一员,可全天时、全天候地对大范围区域内的降雨进行三维立体探测。星载     

可重构技术的航天应用与星载计算机设计

针对微小型航天器星载计算机设计中存在的功能、性能与可靠性之间的矛盾,提出将可重构计算技术应用于航天领域,进行可重构星载计算机的设计.通过对可重构计算技术航天应用现状分析,从体系结构、功能、可靠性等方面进行微小卫星可重构星载计算机的研究与设计,并分析采用硬件编程实现重构配置算法的系统性能.构建基于可重构星载计算机和dSPACE仿真计算机的闭合回路仿真平台,进行上述设计的验证工作.实验表明,可重构星载计算机能够完成正常控制工作,在500 ms的控制周期下,稳态下姿态角速度的精度可达0.05°/s,通过实现对日定向与对地定向2种模式之间的切换,得到切换时间为520±40 ms,能够满足卫星对星载计算机的切换要求.     

星载扫描多通道微波辐射计

星载扫描多通道微波辐射计星载扫描多通道微波辐射计是风云系列气象卫星的重要有效载荷，是气象和灾害监测的主要遥感仪器之一。由航天总公司五院５０４所承担的“星载扫描多通道微波辐射计”１９９６年底通过了部级鉴定。鉴定委员一致认为：星载扫描多通道微波辐射计实现...     

星载成像光谱仪对地遥感成像的信噪比分析

星载成像光谱仪的高精度反演计算需要正确的估算光谱通道获取信号的能力。针对星载光谱仪光谱通道能量弱,空间背景辐射及杂光强的特点,重新讨论了信噪比模型。新信噪比模型考虑了空间光环境对光谱仪信号通道的影响。针对某型号星载成像光谱仪,使用大气辐射传输软件MODTRAN的大气参数进行了各光谱信道的信噪比计算。同时,充分考虑了大气光环境的影响因素。仿真结果表明,相比于传统信噪比计算模型,实际星载光谱仪在短波光谱获取图像信息时存在更严重的退化现象,即信噪比严重降低。并且随者太阳高度角增加以及大气能见度距离下降,加剧了退化趋势。     

远程故障诊断系统数据采集仪的软件设计与实现

介绍了远程故障诊断技术的现状及其优缺点，在此基础上提出了改进方案．基于该方案，采用AT91RM9200开发板和嵌入式开发环境uClinux实现了远程故障诊断系统数据采集仪的软件，使系统既能通过指挥所内局域网又能通过串行线进行远程故障诊断工作，解决了局域网发生故障时，无法进行远程故障诊断的问题．     

星载SAR动目标模拟研究

通过分析星载合成孔径雷达的工作原理，建立了静止目标和动目标的斜视等效距离模型；在此基础上提出一种星载SAR动目标模拟方法，即在真实星载SAR数据中加入目标模拟回波信号；最后利用RD算法对静止和运动目标模拟成像，结果证明该方法是可行的，从而为星载SAR动目标检测和成像算法提供了有效简洁的数据源。     

基于SoC的“微型核”星载电子系统设计

为检验"微型核"航天器设计平台的功能,对星载电子系统进行优化设计.采用主流的SoC设计方法,通过功能模块化映射将ARM7内核,C8051单片机、RFIC射频模块等单元模块集合为一体,借助软件设计平台,形成了具有丰富I/O接口,高处理速度的星载电子系统原理样机.在与哈尔滨工业大学TS-1星载计算机的功能对比中,"微型核"星载电子系统出色的完成了星务管理、数据采集传输,姿态轨道控制等多种任务,控制精度满足任务要求.结果表明基于SoC的星载电子系统有能力替代现有的星载计算机成为未来微型航天器的核心.     

星载大型可展开天线太空辐射热变形计算

热分析技术是星载天线设计工作中的关键技术,文中采用有限元法计算某星载大型可展开天线结构辐射温度分布和热变形,研究了基本结构参数对天线变形的影响,计算结果对星载天线的结构设计和热控制具有一定参考作用.     

基于软件方法故障注入系统

基于软件故障注入方法,设计一个软件故障注入系统SFIS,提出动态故障库.建立适用于单粒子事件的故障模型.最后采用两台PC机串口通信,用SFIS采用断点中断实现瞬时故障的注入,采用单步中断实现永久故障的注入.     

采用数据流图的故障模型生成算法及其应用

为有效地解决系统级故障注入试验建模困难问题,提出语言级生成数据流图,并以此构造动态故障树的故障模型建立方法.通过对故障过程数据流分析,找出数据依赖关系并构造了故障模型生成算法.与其他方法比较,本算法具有动态性,提高了故障覆盖率,减少了系统开销,使故障注入试验更易实现.     

Study of fault injection system based on software

A software fault injection system SFIS is designed,which consists of the target system plus a fault injector,fault library,workload,data collector,and data analyzer. A serial communication mechanism is adopted to simulate the factual work environment. Then a fault model is built for single particle event,which can be denoted as FM=(FL,FT). FL stands for fault location,and FT stands for fault type. The fault model supports three temporal faults: transient,intermittent,and permanent. During the experiments implemented by SFIS,the software interruption method is adopted to inject transient faults,and step trace method is adopted to inject permanent faults into the target system. The experiment results indicate that for the injected transient code segment faults,2.8 % of them do not affect the program output,80.1% of them are detected by the built-in error detection in the system,and 17.1% of them are not detected by fault detection mechanism. The experiment results verify the validity of the fault injection method.     

面向C语言的故障注入平台

针对现有面向C语言的故障注入工具功能上的不足,基于程序变异技术设计并实现了一个面向C语言的故障注入平台.平台由故障注入、故障模型、批量执行和结果分析4个模块组成,可自动完成故障注入和执行的整个流程.使用实际开源项目中的程序和其他故障注入工具进行实验对比,结果表明,该平台可支持更多实际工程中的函数,可对实际工程进行获取故障检测率的实验,整体适用范围更广.     

基于ARM处理器的星载计算机系统研究

为提高小卫星的数据处理能力,研究了具有双机容错结构的新型星载计算机系统,其数据处理模块的核心采用具有32位的RISC ARM处理器. 应用容错技术实现了基于COTS器件的星载计算机硬件组成和结构,并分析了双机容错的故障处理机制和星载计算机软件组成结构. 给出的性能指标表明,在质量、体积、功耗和空间环境的约束条件下,星载计算机数据处理能力可满足小卫星飞行任务的需求.     

基于神经网络模型的故障预报技术研究

探讨了故障预报技术的应用及其数值预测方法,给出了神经网络系统模型在预测过程中的算法,把神经网络、预测技术和诊断上结合建立一一个故障预报系统;以空间推进系统气路部分的故障为例,实现了故障的预测。     

基于软件模拟的虚拟机系统故障插入工具

对虚拟机系统故障插入工具所涉及的故障模型、插桩方式、触发机制和监控跟踪等进行研究.通过统计分析各种虚拟机系统的故障症状,给出虚拟机系统的典型故障模型（包括故障类型、故障位置、发生模型和持续时间等）及实现代码.在研究虚拟机系统架构和故障插入实现原理的基础上,采用软件模拟方法基于Xen系统设计一个故障插入工具——SFIVE,介绍相应的插桩方式、触发机制和监控机制.实验分析表明,SFIVE具有较高的虚拟机系统故障覆盖率,能够激活和监控与大部分虚拟机相关的插桩故障.     

配电网故障区间定位的新型矩阵算法

针对配电网故障区间定位的问题，利用配电网的结构和运行状态，提出一种基于开关有向树型网络描述模型，在此基础上，结合从FTU得到的故障信息得到新型故障区间定位算法，此算法无需进行矩阵的相乘和求逆运算，因其快速性可用于在线计算，并可推广至多电源系统中。     

工业生产系统的故障模型及其知识表达

为了研制开发工业生产系统的故障监控和诊断实时专家系统，本文提出了一种通用的故障模型分析方法及其知识表达方法，采用这种方法，研制了工业生产系统故障监控和诊断实时专家系统开发工具，实验结果表明，对中等规模的工业生产系统，这种方法是行之有效的。     

基于后驱动技术的故障注入方法研究

作为评价数字电路系统（例如：航空 电子综合系统／发动机数控系统）内建自测试(built in test BIT)的有效手段,故障注入技术成为当前评价数字系统可靠性的关键技术之一。在综合分析当前各种数字电路的硬件注入方法的基础上,特别是在总结自行研制的故障注入系统的基础上,提出一种方便、灵活既适用于具有BIT功能数字电路系统的研制阶段,又适宜于正式产品例行检测的故障注入方法－基于后驱动技术的故障注入。为避免后驱技术有可能对元器件造成损害,参考英国军方后驱动安全容限标准,设计了安全、可靠的后驱动故障注入实现电路及系统。