【摘要】：近年來,隨著航天技術(shù)的不斷進步,衛(wèi)星技術(shù)也在日新月異的發(fā)展,對于衛(wèi)星性能的要求也在不斷地提高。星載計算機作為整個衛(wèi)星系統(tǒng)的樞紐,集中體現(xiàn)了衛(wèi)星優(yōu)良的性能和可靠性。就傳統(tǒng)的星載計算機而言,基本都采用宇航專用器件構(gòu)成,宇航專用器件具有優(yōu)良的抗干擾能力,能夠抵抗大多數(shù)宇宙空間的輻射危害,可靠度較高。另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的宇航專用器件價格高昂,供貨不穩(wěn)定而且性能普遍低于同期的COTS(Commercial-Off-The-Shelf,商用現(xiàn)貨產(chǎn)品),因此,COTS器件用于星載計算已漸漸成為星載計算機的主流趨勢。相較于傳統(tǒng)的宇航專用器件,COTS器件的抗輻射能力略顯不足,如何利用COTS型器件構(gòu)建高可靠性的星載計算機是當前星載計算機研究面臨的機遇與挑戰(zhàn)。本課題從當下國內(nèi)外COTS型計算機所采取的先進方案和技術(shù)出發(fā),結(jié)合實際對星載計算機的指標性能要求,設(shè)計出了一款基于COTS器件的高可靠度、高擴展性、高實用度的星載計算機硬件容錯系統(tǒng)。課題所設(shè)計的星載計算機硬件容錯系統(tǒng)可以劃分為處理器板、仲裁板、接口板和電源板。處理器板為星載計算機的主機,以ADSP-SC589芯片為核心構(gòu)建而成;仲裁板則以ARM芯片中心構(gòu)成;接口板包含星載計算機多種與外部設(shè)備通信的接口(RS485、CAN等);電源板則是星載計算機電源管理系統(tǒng)的主要部分。由于COTS型器件的抗輻射能力較差,很難直接用于星載計算機。因此,本課題設(shè)計了一種雙機冗余的星載計算機容錯系統(tǒng)構(gòu)架,該系統(tǒng)擁有兩塊完全相同的星載計算機板,由仲裁板實現(xiàn)對雙機工作模式以及任務的管理,極大的提高了系統(tǒng)的可靠性與實用性。此外,對星載計算機的各個關(guān)鍵部分(如電源系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)等)均做了抗輻射的容錯設(shè)計,使星載計算機能夠滿足實際的需求。最后,完成了星載計算機硬件系統(tǒng)的PCB繪制,實現(xiàn)星載計算機樣機組裝,對設(shè)計的星載計算機進行了實際的功能和性能的測試評估(包括系統(tǒng)的電壓轉(zhuǎn)換功能測試、時鐘功能測試和調(diào)試功能測試等硬件功能測試,RS485、CAN和AD/DA等通信功能測);并對星載計算機雙機工作模式進行了實際的驗證(包括抗單粒子閉鎖自動掉電功能驗證、電源強制切換驗證和雙機切換驗證等),驗證結(jié)果表明,設(shè)計符合預期的功能需求。本課題的設(shè)計研究進一步完善后可以直接運用到實際的星載計算機中,對于推動星載計算機乃至小衛(wèi)星的發(fā)展等都具有重大現(xiàn)實意義。
【學位授予單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：V446
【圖文】：

對星載計算機的存儲系統(tǒng)和接口單元均作了相進行了簡單的容錯加固。經(jīng)過實驗檢驗，該星載計海衛(wèi)星工程研究所劉凱俊等人設(shè)計了一款基于 COT該衛(wèi)星處理器采用了三模冗余的策略；存儲器部分能中斷的概率；通信接口依賴通信協(xié)議保障，一旦始數(shù)據(jù)。使用該星載計算機的“和德一號”海事衛(wèi)各項指標正常。下圖 1.6 為該星載計算機的實物圖

圖 4.3 CPU 芯片電路原理圖部分 1Fig.4.3 Schematic section 1 of CPU chip circuit，為處理器模塊的故障顯示原理圖，CPU 芯片正常啟出高電平，此時故障指示發(fā)光二極管 D7 不亮，當引腳輸出低電平，D7 點亮，表示發(fā)生了 CPU 程序

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1 本報記者 李淑Y

本文編號：2725207