本文關(guān)鍵詞：星載固態(tài)存儲管理技術(shù)的應(yīng)用研究

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【摘要】：從近地衛(wèi)星到深空探測,從載人航天到全球定位系統(tǒng),從著陸巡視器到空間站,我國航天任務(wù)的數(shù)量不斷增多、探索范圍越來越廣、任務(wù)形式和研究內(nèi)容日益豐富,通過航天器平臺獲取了大量的各種形式的寶貴數(shù)據(jù)。存儲器是航天器數(shù)傳、數(shù)管系統(tǒng)的核心設(shè)備之一,是星上平臺大量數(shù)據(jù)回放到地面之前的緩沖,其性能、可靠性、適用條件等因素直接決定了地面獲取航天數(shù)據(jù)的能力。基于半導(dǎo)體工藝的固態(tài)存儲器抗震、容量大、技術(shù)儲備豐富,已經(jīng)成為航天器存儲設(shè)備主流。而基于NAND Flash的大容量固態(tài)存儲器具有存儲密度高、功耗低、非易失的特點,技術(shù)儲備豐富,發(fā)展迅速。本文在實驗室技術(shù)積累的基礎(chǔ)之上,依托型號任務(wù)和預(yù)研工作,展開對存儲器性能、架構(gòu)、數(shù)據(jù)管理技術(shù)、數(shù)據(jù)可靠性的研究及應(yīng)用。研究內(nèi)容主要包括如下幾個方面。存儲器的發(fā)展主要受核心邏輯器件、存儲介質(zhì)、總線接口、數(shù)據(jù)管理技術(shù)因素影響。依托某型號科學實驗衛(wèi)星固態(tài)存儲器的研發(fā)測試工作,在使用四級流水、并行總線擴展等技術(shù)保證系統(tǒng)基本性能的同時,使用FPGA、龍芯CPU及存儲管理軟件、1553B遠程終端組成存儲管理系統(tǒng),管理MRAM、SDRAM、Flash陣列完成數(shù)據(jù)處理與存儲,數(shù)據(jù)管理方面采用較為成熟的固定分區(qū)管理技術(shù),設(shè)計并驗證了新的硬件架構(gòu),搭建了存儲器技術(shù)研究平臺。高性能高可靠Flash固態(tài)存儲器的數(shù)據(jù)管理技術(shù)難度較大,導(dǎo)致星載固態(tài)存儲器數(shù)據(jù)管理水平不高,同時Flash特性帶來初始化啟動速度慢等問題,為實際使用帶來許多不便。依托某型號存儲復(fù)接器預(yù)研工作,通過軟硬協(xié)同設(shè)計,合理分配任務(wù)、使用計算機緣,研究鏈表式文件系統(tǒng),研究并應(yīng)用星載固態(tài)存儲器類文件化動態(tài)管理技術(shù)。同時結(jié)合硬件架構(gòu)、信息流設(shè)計,利用MRAM易操作、非易失特性,提出固態(tài)存儲器的快速啟動方案。航天任務(wù)對可靠性要求極高,需要綜合運用EDAC保證數(shù)據(jù)存儲、處理、傳輸?shù)目煽啃浴Ｎ恼箩槍ο到y(tǒng)不同層面的條件和需求,采取多種的容錯方法,從管理信息、數(shù)據(jù)位流、星地鏈路個方面,綜合采用漢明編解碼、RS編解碼、LDPC編碼技術(shù)保護各個環(huán)節(jié),應(yīng)對空間單粒子翻轉(zhuǎn)、Flash介質(zhì)壽命退化、電子干擾可能帶來的錯誤。同時隨著數(shù)據(jù)管理技術(shù)的提高、類文件化管理技術(shù)的逐步提高,結(jié)合CFDP文件傳輸協(xié)議中的可靠性傳輸模式,研究文件傳輸?shù)腁RQ技術(shù)。航天任務(wù)特異性較強,而存儲器逐漸成為標配之一,對模塊化、通用性水平提出了較高的要求。一體化電子系統(tǒng)旨在提供標準化、可配置、可擴展的衛(wèi)星電子平臺方案,存儲器技術(shù)的研究包括存儲器合理劃分內(nèi)部模塊、精簡統(tǒng)一外部數(shù)據(jù)和管理接口、研究多存儲器數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理方案、提高存儲板可擴展性。同時應(yīng)對未來航天任務(wù)對存儲陣列或分布式等高級架構(gòu)的需求,在模塊化通用化研究前提下,探索高級存儲架構(gòu)。課題通過調(diào)研存儲器發(fā)展歷史,總結(jié)存儲技術(shù)發(fā)展要素和發(fā)展趨勢,研究固態(tài)存儲器的通用高速硬件架構(gòu)和數(shù)據(jù)管理技術(shù),為航天器數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)升級發(fā)展做出有益探索,以期不斷滿足航天任務(wù)需求。
【學位授予單位】：中國科學院研究生院(空間科學與應(yīng)用研究中心)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP333

【參考文獻】

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本文編號：1292372