星载计算机的硬件容错设计与可靠性分析

发布时间：2021-06-20 19:26

　　星载计算机是卫星的核心部件,主要负责姿态控制、任务管理、数据处理等任务。在空间辐射环境中,星载计算机内部的电子器件将受到高能粒子的严重影响,出现工作异常或故障。另外,星载计算机的工作具有长期性和不可维护性。因此,星载计算机需具备极高的可靠性,这对其容错设计与可靠性分析都提出了较高的技术要求。星载计算机的硬件容错设计是指在系统级、电路级、器件级等多个层次为星载计算机提供可靠的硬件设备支持。本文针对单粒子翻转效应,提出了可通信的高可靠双机温备方案和具有刷新功能的存储器容错技术,构成了基于FPGA的多级容错机制,旨在提高整个系统的抗单粒子翻转能力;同时,针对单粒子闭锁效应,设计了重启时间可控的抗单粒子闭锁电路,以保护关键器件和系统能够正常运行。最后,在星载计算机的原型系统中实现了这些容错方案,证明了这些方案的正确性和可行性。可靠性分析是通过定性和定量的方法,为系统的可靠性及失效特性建立可靠性模型。可靠性分析为系统能否完成预定任务提供科学的理论验证,以避免由于设计失误而导致整体任务的失败。由于采用了多种容错设计方案,星载计算机的结构呈现出许多新特点,例如结构复杂、参数多样化等。本文将针对星载计... 

【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图3.1双机备份的四种工作方式

图 3.10 FLASH 的刷新流启时间可控的抗 SEL案地形成一个低阻通路，过器件典型的操作电流闭锁状态，维持闭锁状状态，只有当电源电压断开电源[107]。因此，抗大电流之后重启电源[108,知，解决方案主要包括开启的开关装置。过流端分别接参考电流和负多公司生产的过流检测

国防科学技术大学研究生院硕士学位论文提下，提高系统在轨期间的平均故障间隔时间（M），缩短系统出现失效后的平均修复时间（Mea一目标的基本方法就是进行低代价的冗余容错，微处理器类星载计算机系统如何应对 SEU 和 S层次的容错技术分为双模结构、三模结构和其他板计算机是 Maxwell 公司为了满足航天工业的需载计算机。SCS750 采用高性能的处理器 PowerP冗余（Triple Modular Redundancy， TMR）、对r Detection And Correction， EDAC）等硬件容错如图 1.2。

【参考文献】：
期刊论文
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[4]商用器件的空间应用需求、现状及发展前景[J]. 姜秀杰,孙辉先,王志华,张利.  空间科学学报. 2005(01)
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[8]小卫星星载计算机系统可靠性设计与分析[J]. 马秀娟,曹喜滨,徐国栋.  东北师大学报(自然科学版). 2001(04)
[9]实践五号卫星及其飞行成果[J]. 马兴瑞,张永维,白照广.  中国航天. 1999(11)
[10]空间辐射环境中的辐射效应[J]. 王同权,沈永平,王尚武,张树发.  国防科技大学学报. 1999(04)

博士论文
[1]空间信息处理系统可靠性设计与分析关键技术研究[D]. 刘东.国防科学技术大学 2008

硕士论文
[1]星载计算机COTS技术下抗SEL辐射效应研究与实现[D]. 李毅.国防科学技术大学 2006
[2]星载COTS计算机的体系结构设计及其抗SEU研究[D]. 黄影.国防科学技术大学 2006



本文编号：3239788