立方星星载计算机系统容错技术研究
本文选题:立方星 + 星载计算机 ; 参考:《南京理工大学》2016年硕士论文
【摘要】:近年来,立方星因具有标准化、成本低、研制周期短等特点,逐渐成为微小卫星领域的研究热点。立方星采用商用元器件进行系统设计,这给立方星星载计算机的设计工作带来了巨大挑战,不仅需要满足体积、质量和功耗等方面的指标,而且还要达到航天系统的高可靠性要求。本文充分调研了国内外立方星星载计算机的设计方法,在总结了各种容错技术的基础上,提出一种可实现故障重组的双机容错结构方案,该结构通过在通信总线上增加容错协议的方法,解决了双机结构中仲裁器失效导致系统故障的问题,并且能够有效控制双机切换时间。另外,本文利用商用元器件富余的高性能,提出通过软件实现信息容错和软件容错的方法对抗单粒子效应,以提高存储器数据和程序执行的可靠性。在存储器可靠性分析方面,考虑了单粒子翻转效应作用已发生错误位导致错误修复的情况,建立了更准确的模型。通过软硬件结合的分析方法,对故障重组容错结构的可靠性模型进行了仿真,并通过故障注入实验对原理样机进行了验证,结果表明该容错方法具有较大优势,可以极大地提高星载计算机的可靠性。本文提出的容错方法具有高集成度、高可靠性和低功耗的优点,满足立方星星载计算机的设计要求,所使用的方法具有灵活性和一般性,可以在其他卫星系统中得到应用。
[Abstract]:In recent years, cubic star has become a research hotspot in the field of micro satellite due to its characteristics of standardization, low cost and short development period. Cubic star uses commercial components for system design, which brings great challenges to the design of cubic star computer. It not only needs to meet the requirements of volume, quality and power consumption, etc. And also to meet the high reliability requirements of space systems. In this paper, the design methods of cubic star computer at home and abroad are investigated. On the basis of summing up various fault-tolerant technologies, a dual fault tolerant structure scheme is proposed, which can realize fault recombination. By adding fault-tolerant protocols to the communication bus, the structure solves the problem of the system failure caused by the failure of the arbiter in the dual-machine architecture, and can effectively control the switching time of the two computers. In addition, in order to improve the reliability of memory data and program execution, this paper proposes a method of information fault tolerance and software fault tolerance against single particle effect, which is based on the high performance of commercial components. In the aspect of memory reliability analysis, a more accurate model is established by taking into account the fact that the single particle flip effect has been caused by the error bit and the error repair has been caused by the error bit. The reliability model of fault recombination fault-tolerant structure is simulated by combining software and hardware, and the principle prototype is verified by fault injection experiment. The results show that the fault-tolerant method has great advantages. The reliability of the spaceborne computer can be greatly improved. The fault-tolerant method proposed in this paper has the advantages of high integration, high reliability and low power consumption. It can meet the design requirements of cubic starboard computer. The proposed method is flexible and general, and can be used in other satellite systems.
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TP302.8
【相似文献】
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,本文编号:2071717
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