【摘要】：隨著我國航天技術(shù)的不斷發(fā)展,航天任務(wù)日趨復(fù)雜,對(duì)星載計(jì)算機(jī)的可靠性提出了更高的要求。如何有效的提高星載計(jì)算機(jī)的可靠性與安全性成為當(dāng)前航天領(lǐng)域研究的一個(gè)重要問題。 本文首先對(duì)系統(tǒng)的可靠性技術(shù)進(jìn)行了研究,詳細(xì)比較分析了當(dāng)前常見的幾種星載計(jì)算機(jī)的容錯(cuò)體系結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上,本文設(shè)計(jì)了一種基于軟件表決的三模冗余星載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)采用三機(jī)同構(gòu)形式,通過設(shè)置表決點(diǎn)的方式進(jìn)行同步。三機(jī)之間通過數(shù)據(jù)通信鏈路進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,通過軟件表決機(jī)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(tái)上對(duì)其進(jìn)行了功能驗(yàn)證,并通過建立動(dòng)態(tài)故障樹模型對(duì)其可靠性進(jìn)行定量評(píng)估。驗(yàn)證結(jié)果表明該結(jié)構(gòu)可很好的滿足星載計(jì)算機(jī)高可靠性的要求。 本文在設(shè)計(jì)上采用了一種兩級(jí)松散同步模式對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行同步,可使各個(gè)冗余模塊之間很好的進(jìn)行同步。同時(shí)在設(shè)計(jì)中又引入了針對(duì)各個(gè)單機(jī)運(yùn)行情況的故障評(píng)估機(jī)制,通過綜合故障評(píng)估可更準(zhǔn)確的判斷各個(gè)單機(jī)的運(yùn)行狀態(tài),有利于保障輸出結(jié)果的正確性,從而極大的提高星載計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，力求軟件的源碼級(jí)兼容，開發(fā)、測試和維護(hù)。系統(tǒng)普遍采用實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng) VxWor統(tǒng)資源。典型的星載計(jì)算機(jī) BAE SYSTEMS RAD750D750[13]是 BAE SYSTEMS 推出的新一代航天計(jì)算機(jī)，它的特點(diǎn)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(gè)搭載在 NASA 深度沖撞任務(wù)（Deep Impact Miss12 號(hào)升空）上的處理器。2005 年 4 月 11 號(hào)升空的美國空軍研究星系統(tǒng)”-11（XSS-11）也采用了該型號(hào)計(jì)算機(jī)。

類型 指令號(hào) 操作內(nèi)容_8bitsev_1）1 點(diǎn)亮 1，3，5，7 號(hào)燈2 2，4，6，8 號(hào)燈閃爍3 1，3，5，7 號(hào)燈循環(huán)點(diǎn)亮4 關(guān)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(jié)果以上的故障注入方式，我們對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行多次隨機(jī)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(shí)，系統(tǒng)正常運(yùn)行統(tǒng)運(yùn)行程序中未注入任何故障，設(shè)置并打開超級(jí)終端，將編譯FPGA 開發(fā)板上運(yùn)行，同時(shí)監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行情況。待系統(tǒng)程序加載顯示情況，如圖 4-8 所示。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TP368.3

【參考文獻(xiàn)】

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1 王長河;單粒子效應(yīng)對(duì)衛(wèi)星空間運(yùn)行可靠性影響[J];半導(dǎo)體情報(bào);1998年01期

2 李凱原,楊孝宗;提高用任務(wù)重復(fù)的檢查點(diǎn)方案的性能[J];電子學(xué)報(bào);2000年05期

3 賈濤;伍保峰;;中國海洋一號(hào)衛(wèi)星星務(wù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與在軌性能評(píng)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(jì)算機(jī)FT-HIT系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展;1997年S1期

5 胡華平,金士堯,王維;分布式實(shí)時(shí)系統(tǒng)的高可靠性研究與實(shí)現(xiàn)[J];計(jì)算機(jī)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(hào)小衛(wèi)星星載計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];計(jì)算機(jī)工程;2006年18期

7 汪東升,楊孝宗,王春露;多機(jī)容錯(cuò)操作系統(tǒng)DFTOS的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件;1997年04期

8 魏薇;人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的可靠性與容錯(cuò)性及其研究方法[J];科技導(dǎo)報(bào);1993年09期

9 汪東升,鄭緯民,楊孝宗;分布式容錯(cuò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)冗余結(jié)點(diǎn)配置[J];小型微型計(jì)算機(jī)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(cuò)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)[J];宇航學(xué)報(bào);2006年03期

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

2 賈文濤;高可靠星載雙機(jī)備份系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與評(píng)估[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

3 季會(huì)媛;動(dòng)態(tài)故障樹分析方法研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2002年

4 高順川;動(dòng)態(tài)故障樹分析方法及其實(shí)現(xiàn)[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2005年

5 張國強(qiáng);星載并行處理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)容錯(cuò)技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);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(xué);2008年

7 袁建國;星載交換設(shè)備可靠性關(guān)鍵技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2008年

8 譚蘭芳;面向單粒子效應(yīng)的軟件故障注入技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2008年

9 柳振華;三模冗余容錯(cuò)計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2686598