發(fā)布時間：2020-05-29 07:17

【摘要】：隨著我國航天技術的不斷發(fā)展,航天任務日趨復雜,對星載計算機的可靠性提出了更高的要求。如何有效的提高星載計算機的可靠性與安全性成為當前航天領域研究的一個重要問題。 本文首先對系統(tǒng)的可靠性技術進行了研究,詳細比較分析了當前常見的幾種星載計算機的容錯體系結構。在此基礎上,本文設計了一種基于軟件表決的三模冗余星載計算機系統(tǒng)結構。該結構采用三機同構形式,通過設置表決點的方式進行同步。三機之間通過數(shù)據(jù)通信鏈路進行數(shù)據(jù)交換,通過軟件表決機制選擇出正確的輸出數(shù)據(jù)作為系統(tǒng)輸出。之后在FPGA平臺上對其進行了功能驗證,并通過建立動態(tài)故障樹模型對其可靠性進行定量評估。驗證結果表明該結構可很好的滿足星載計算機高可靠性的要求。 本文在設計上采用了一種兩級松散同步模式對系統(tǒng)進行同步,可使各個冗余模塊之間很好的進行同步。同時在設計中又引入了針對各個單機運行情況的故障評估機制,通過綜合故障評估可更準確的判斷各個單機的運行狀態(tài),有利于保障輸出結果的正確性,從而極大的提高星載計算機系統(tǒng)的可靠性。
【圖文】：

將中低速總線與高速總線分開。其中 NAD-1553B（低速總線）和 IEEE 1394（高速總線），而 ESA 采用 和 SPACE WIRE（高速總線）。統(tǒng)軟件方面，早期星載計算機系統(tǒng)軟件多采用 Ada 語言，現(xiàn)在系統(tǒng)軟件建立在統(tǒng)一標準的基礎上，力求軟件的源碼級兼容，開發(fā)、測試和維護。系統(tǒng)普遍采用實時多任務操作系統(tǒng) VxWor統(tǒng)資源。典型的星載計算機 BAE SYSTEMS RAD750D750[13]是 BAE SYSTEMS 推出的新一代航天計算機，它的特點是大，接口豐富，，采用 RAD750 CPU，提供 3U 和 6U 尺寸的 Com接口。它是 IBMPowerPC750 的抗輻射加固版本[12]，代表了下器，是第一個搭載在 NASA 深度沖撞任務（Deep Impact Miss12 號升空）上的處理器。2005 年 4 月 11 號升空的美國空軍研究星系統(tǒng)”-11（XSS-11）也采用了該型號計算機。

類型 指令號 操作內容_8bitsev_1）1 點亮 1，3，5，7 號燈2 2，4，6，8 號燈閃爍3 1，3，5，7 號燈循環(huán)點亮4 關掉所有燈ARTev_2)1 顯示”turn on the LED 1, 3, 5, 7.”2 顯示”The LED 2, 4, 6, 8 flicker.”3 顯示”LED 1,3,5,7 lighting design4 顯示“Turn off all the LEDs.”統(tǒng)測試結果以上的故障注入方式，我們對系統(tǒng)進行多次隨機故障注入以檢由于 LED 燈亮度有限，所以我們著重記錄分析串口輸出數(shù)據(jù)的故障注入以及系統(tǒng)工作情況，列舉如下：無故障注入時，系統(tǒng)正常運行統(tǒng)運行程序中未注入任何故障，設置并打開超級終端，將編譯FPGA 開發(fā)板上運行，同時監(jiān)視系統(tǒng)運行情況。待系統(tǒng)程序加載顯示情況，如圖 4-8 所示。
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TP368.3

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 王長河;單粒子效應對衛(wèi)星空間運行可靠性影響[J];半導體情報;1998年01期

2 李凱原,楊孝宗;提高用任務重復的檢查點方案的性能[J];電子學報;2000年05期

3 賈濤;伍保峰;;中國海洋一號衛(wèi)星星務管理系統(tǒng)設計與在軌性能評估[J];航天器工程;2003年03期

4 汪東升,鄭緯民,楊孝宗;三模冗余計算機FT-HIT系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J];計算機研究與發(fā)展;1997年S1期

5 胡華平,金士堯,王維;分布式實時系統(tǒng)的高可靠性研究與實現(xiàn)[J];計算機研究與發(fā)展;1998年09期

6 王平;孫寧;李華旺;包海超;尹增山;劉海濤;;創(chuàng)新一號小衛(wèi)星星載計算機控制系統(tǒng)設計[J];計算機工程;2006年18期

7 汪東升,楊孝宗,王春露;多機容錯操作系統(tǒng)DFTOS的設計與實現(xiàn)[J];計算機應用與軟件;1997年04期

8 魏薇;人工神經(jīng)網(wǎng)絡的可靠性與容錯性及其研究方法[J];科技導報;1993年09期

9 汪東升,鄭緯民,楊孝宗;分布式容錯計算機系統(tǒng)的一個冗余結點配置[J];小型微型計算機系統(tǒng);1998年01期

10 王平;孫寧;李華旺;包海超;尹增山;;小衛(wèi)星星載容錯計算機控制系統(tǒng)軟硬件設計[J];宇航學報;2006年03期

相關碩士學位論文 前9條

1 張洋;鐵路信號系統(tǒng)安全關鍵軟件故障注入技術研究[D];北京交通大學;2011年

2 賈文濤;高可靠星載雙機備份系統(tǒng)的設計與評估[D];國防科學技術大學;2010年

3 季會媛;動態(tài)故障樹分析方法研究[D];國防科學技術大學;2002年

4 高順川;動態(tài)故障樹分析方法及其實現(xiàn)[D];國防科學技術大學;2005年

5 張國強;星載并行處理計算機系統(tǒng)容錯技術研究[D];國防科學技術大學;2006年

6 袁果;三模冗余系統(tǒng)中的同步研究[D];西南交通大學;2008年

7 袁建國;星載交換設備可靠性關鍵技術研究[D];國防科學技術大學;2008年

8 譚蘭芳;面向單粒子效應的軟件故障注入技術研究[D];國防科學技術大學;2008年

9 柳振華;三模冗余容錯計算機的設計與實現(xiàn)[D];西安電子科技大學;2010年

本文編號：2686598