本文關(guān)鍵詞：基于可信度的DSP軟件冗余容錯表決方法研究

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【摘要】：商用器件(Commercial-Off the Shelf,即COTS器件)經(jīng)過容錯設(shè)計(jì)后,在空間應(yīng)用領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景,其中應(yīng)用最多的是近地球軌道衛(wèi)星領(lǐng)域。商用器件,指可以直接從市場上購買到的器件,一般分為商業(yè)級、工業(yè)級或汽車工業(yè)級器件,但是它一般不具有抗輻照的能力,經(jīng)過基本的篩選和容錯冗余設(shè)計(jì),商用器件的可靠性及容錯能力會得到有效地提高,這樣才能滿足空間探索任務(wù)的應(yīng)用要求。COTS器件具有價格低、性能高、購買途徑廣泛且不受國外進(jìn)口限制等特點(diǎn),相比于傳統(tǒng)的宇航級器件具有很大的靈活性,越來越受到國內(nèi)外空間科學(xué)探測領(lǐng)域的青睞。要使COTS器件能在復(fù)雜的空間輻射環(huán)境中勝任空間探索任務(wù),需要進(jìn)行容錯冗余設(shè)計(jì),其中多模冗余(NMR)技術(shù)應(yīng)用較為廣泛。NMR技術(shù),指多個冗余單元模塊同時處理相同的數(shù)據(jù),然后將處理后的結(jié)果輸出給容錯表決器,由表決器進(jìn)行表決,最后將表決結(jié)果輸出。因此,表決器進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出,保證表決的安全性和可行性至關(guān)重要,如何通過NMR技術(shù)高效準(zhǔn)確地進(jìn)行容錯表決是研究的主要方向。NMR技術(shù)應(yīng)用了很多表決方法,但它們大都存在著不足,可能使表決出現(xiàn)較大的誤差,無法滿足未來空間應(yīng)用領(lǐng)域低成本、高可靠性的要求,因此,急切需要對容錯表決方法進(jìn)行改進(jìn),以滿足COTS技術(shù)實(shí)際需求,這也是本課題研究的重點(diǎn)。本文考慮到每個模塊的可靠性和權(quán)值等信息,在傳統(tǒng)的冗余容錯表決方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)。本文以NMR技術(shù)最常見的三模冗余技術(shù)為研究對象,通過與傳統(tǒng)的表決方法相互對比,對基于可信度改進(jìn)后的軟件冗余容錯表決方法進(jìn)行測試和評價。本文首先明確了課題的背景與研究意義,分析了COTS器件在空間應(yīng)用領(lǐng)域的優(yōu)勢,綜述國內(nèi)外在相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)研究及現(xiàn)狀,總結(jié)了已經(jīng)取得的成果及存在的不足;其次,研究了COTS器件的故障形成及分布,對容錯技術(shù)進(jìn)行了概述,重點(diǎn)分析了常用的容錯結(jié)構(gòu)、容錯表決執(zhí)行形式和容錯表決方法;然后,對傳統(tǒng)的容錯表決方法進(jìn)行改進(jìn),建立了可操作性強(qiáng)的容錯表決方案;最后,通過故障注入法對基于可信度改進(jìn)的冗余容錯表決方法進(jìn)行驗(yàn)證,仿真結(jié)果表明,與非精確一致表決方法、自適應(yīng)一致表決方法比較,基于可信度改進(jìn)后的軟件冗余容錯表決方法使得表決系統(tǒng)的可靠性和容錯能力都有所提高。本文通過對基于可信度改進(jìn)后的軟件冗余容錯表決方法的研究,使得軟件冗余容錯技術(shù)的安全可靠性得到提高,為COTS技術(shù)的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用提供了新的理論指導(dǎo)和技術(shù)支撐。
【關(guān)鍵詞】：可信度 容錯表決方法 三模冗余 軟件冗余 COTS器件
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V446
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第一章 緒論13-21
• 1.1 研究背景與意義13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢14-19
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀17-18
• 1.2.3 發(fā)展趨勢18-19
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容19-21
• 第二章 冗余容錯技術(shù)及其表決方法21-37
• 2.1 故障分類、形成及空間分布21-23
• 2.2 冗余容錯技術(shù)23-30
• 2.2.1 冗余容錯技術(shù)分類24-25
• 2.2.2 冗余容錯的結(jié)構(gòu)25-29
• 2.2.3 冗余容錯的表決執(zhí)行方式29-30
• 2.3 軟件冗余容錯表決方法30-34
• 2.3.1 非精確一致表決方法30-32
• 2.3.2 自適應(yīng)一致表決方法32-33
• 2.3.3 軟件冗余容錯表決方法的比較33-34
• 2.4 小結(jié)34-37
• 第三章 基于可信度的軟件冗余容錯表決方法37-49
• 3.1 假設(shè)、定義及相關(guān)概念37-38
• 3.1.1 假設(shè)37
• 3.1.2 定義37
• 3.1.3 相關(guān)概念37-38
• 3.2 基于可信度的軟件冗余容錯表決方法的工作狀態(tài)和實(shí)現(xiàn)38-44
• 3.2.1 基于可信度的軟件冗余容錯表決方法的原理38-42
• 3.2.2 相對傳統(tǒng)表決方法的改進(jìn)42-44
• 3.2.3 基于可信度的軟件冗余容錯表決方法的適用場景44
• 3.3 基于可信度的軟件冗余容錯表決方法的工作狀態(tài)和實(shí)現(xiàn)44-47
• 3.3.1 基于可信度的軟件冗余容錯表決方法的工作狀態(tài)44-45
• 3.3.2 基于可信度的軟件冗余容錯表決方法的實(shí)現(xiàn)45-47
• 3.4 小結(jié)47-49
• 第四章 基于可信度的軟件冗余容錯表決方法驗(yàn)證49-61
• 4.1 容錯驗(yàn)證技術(shù)49-52
• 4.1.1 容錯驗(yàn)證方法49-51
• 4.1.2 故障注入模塊設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)51-52
• 4.2 基于可信度的軟件冗余容錯表決方法在DSP平臺上的驗(yàn)證52-55
• 4.2.1 DSP驗(yàn)證平臺的軟件冗余容錯結(jié)構(gòu)52-53
• 4.2.2 DSP驗(yàn)證平臺的搭建53-55
• 4.3 DSP平臺的測試結(jié)果與分析55-58
• 4.4 小結(jié)58-61
• 第五章 結(jié)論與展望61-65
• 5.1 總結(jié)61-63
• 5.1.1 主要工作61-62
• 5.1.2 創(chuàng)新點(diǎn)62-63
• 5.2 展望63-65
• 參考文獻(xiàn)65-69
• 致謝69-71
• 個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的論文與研究成果71

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：975696