基于反熔丝型FPGA的有效载荷可重构技术

针对在轨卫星功能维护、扩展和更新的需求，设计一种星载FPGA可重构方法。通过硬件三模冗余、软件三模比对，提高星载信号处理FPGA配置的可靠性；通过地面向卫星配置FPGA发送擦除、写、读指令，实现星载配置数据存储FLASH芯片的擦除、写、读操作，从而实现星载信号处理FPGA的重构，进而可以实现有效载荷功能的在轨更新或升级，减少硬件重复开发，降低成本。     

星载FPGA内时序电路设计与时钟控制技术分析

在分析星载FPGA内时序电路特性以及FPGA可编程资源特性的基础上,指出了FPGA内同步时序电路出现时钟偏斜现象的机理。针对时钟偏斜,提出了星载FPGA内时序电路的设计准则。基于设计准则,提出了并行移位寄存器的一种异步化设计方法,阐述了在FPGA源代码中设置设计约束,或在逻辑综合与布局布线过程中联合设置设计约束,将主要同步时序电路时钟信号布置在全局时钟网络上的方法。工程实践表明：上述方法很好地解决了星载FPGA内同步时序电路时钟偏斜问题,可确保星载FPGA工作的稳定性与可靠性。     

FPGA状态机综合可靠性探究

文章介绍了FPGA综合器中的状态机安全属性,对状态机安全属性的应用进行了说明,对状态机安全属性设置前后电路的差异性进行了分析,探索了不同设置下的电路功能.结果表明,通过综合器状态机安全属性设置,可改善逻辑电路对状态机无效状态的处理,提高状态机运行的可靠性.     

基于最小系统的小卫星在轨软件重构系统设计

提出一种基于星载终端处理设备最小系统的小卫星在轨软件重构系统设计方案。依据星上信息流实现现状,设计重构系统的系统框架,提出星载终端处理设备的最小系统组成、通用功能集和需要满足的整星安全性功能需求。系统中,应用软件程序数据按照注入帧格式通过遥控通道注入到星上,可缓存在星务存储器中再分发给终端目的设备,通过最小系统软件对应用程序进行引导和加载管理,整个过程均有差错控制设计以保证其可靠性和安全性。软件重构试验和容错试验表明,利用该系统可实现星载微计算机软件和FPGA配置数据的可靠上注、可靠存储和可靠加载。     

星载软件可靠性设计方法

分析了星载软件及其可靠性的特点，针对空间环境对星载软件的影响，提出了软件工程化、模块化和容错设计、遥测遥控处理，以及异常检查等提高软件可靠性的设计措施，并说明了软件测试对提高可靠性的重要性。     

一种低成本纳卫星星载计算机容错方法

为了提高纳卫星星载计算机系统的可靠性,减少体积、质量及功耗等多方面因素的影响,文章提出了一种软硬件结合的低成本容错设计方法。将星载计算机硬件采用双机冗余冷备份方案,通过现场可编程门阵列(FPGA)对故障处理器进行仲裁切换;软件容错通过错误检测与纠正(EDAC)信息容错技术的实现,对星载计算机整体程序进行纠错检错,以对抗单粒子翻转事件。结果表明:该方法能够对星载计算机系统进行有效的故障切换处理,并降低单粒子事件的不良影响,可以在纳卫星系统中推广应用。     

一种星载信息系统微系统电路设计

基于星载信息系统高集成化、轻小型化和智能化的发展需求,微系统电路通过SOC/SIP等先进集成电路设计技术将CPU、 FPGA及相关功能的裸芯片高密度集成。相比传统卫星研制方式,微系统电路的体积、重量、功耗显著减小,且产品研制周期由于模块化、通用化设计得以缩减。文章介绍一种基于RISC-V指令集处理器的星载信息系统微系统电路设计方案,采用基于RISC-V指令集的双核处理器作为微系统控制核心;通过架构优化设计集成RISC-V处理器核、 FPGA、存储芯片、接口电路等;考虑空间环境的影响,通过结构级抗辐照加固设计提升微系统电路的在轨运行可靠性。     

SRAM型FPGA的单粒子效应及TMR设计加固

宇宙空间中存在多种高能粒子,其辐射效应会严重威胁航天器中现场可编程门阵列（FieldProgrammable Gate Array,FPGA）器件工作的可靠性。文章研究了静态随机存储器型（Static Random AccessMemory,SRAM）FPGA中的单粒子翻转效应。理论计算表明,采用三模冗余（Triple Module Redundancy,TMR）设计方法可以有效缓解FPGA中的单粒子翻转问题。针对传统TMR设计方法的不足,提出了一种改进的TMR设计架构,并将该架构应用于某星载关键控制电路的设计中。文中的研究成果对SRAM型FPGA的空间应用有一定参考作用。     

星载高速数字电路电源芯片选型及电源完整性设计

优化电源完整性及可靠性设计可以有效提高高速数字电路在高速、高负载及极端环境下工作的性能及可靠性。通过对开关式点电源及LDO (低压差线型稳压器)两种供电方式在星载高速数字电路中的应用特点进行分析,总结出针对两种电源在电源完整性上的设计准则,量化相应测试指标,通过对开关类电源LTM4644及LDO型电源对信号完整性设计及电源芯片选型进行研究优化,为星载高速数字电路电源完整性设计及测试提供部分参考及依据。     

新一代FPGA在星载嵌入式计算机中的应用

阐明了新一代现场可编程逻辑器件(FPGA)的特点，以及器件、内部模块、PowerPC405处理器的结构与组成。分析了其在星载嵌入式计算机中央处理器(CPU)结构设计中的应用，并给出了设计过程。采用最新的FPGA系列产品内嵌32位减少结构系统计算机(RISC)硬核和3．125Gb／S高速串行接口，可使星载嵌入式计算机的设计更为灵活，同时也提高了系统的可靠性。     

转变设计观念,提高星载电子产品可靠性

从提高星载电子产品可靠性角度,论述了转变设计观念问题的四个方面:1.星载电子产品的设计研制重点应从型号产品转移到三化产品上来;2.提倡走推广采用专用集成电路(ASIC)之路;3.充分运用EDA和SDA电子系统设计工具来分别设计产品和系统;4.逐步建立一体化的星载数据系统(OBDS),并说明了OBDS同OBDH的区别。     

星载铷原子频标的可靠性强化试验

针对影响星载铷原子频标可靠性的环境因素进行了分析,确定了影响星载铷原子频标可靠性的主要环境敏感应力,根据可靠性强化试验理论和星载铷原子频标的技术特点,设计了可靠性强化试验方案。依据此方案对新研制的某型星载铷原子频标工程样机实施了可靠性强化试验。试验结果表明,该方案对确定该型号铷原子频标样机工作极限、激发其潜在缺陷,均有较好的效果,从而为实现星载铷原子频标的可靠性增长提供了新的思路。同时本研究对同类高可靠航天产品的可靠性增长可提供借鉴。     

SRAM型FPGA空间应用的抗单粒子翻转设计

SRAM型FPGA容易受到空间辐射环境引起的单粒子翻转(SEU)的影响,造成FPGA逻辑错误和功能中断,因此空间应用时必须对其进行抗单粒子翻转加固设计,提高其空间应用的可靠性。文章综述了几种FPGA抗单粒子翻转的设计方法,包括三模冗余设计、动态刷新设计和动态部分可重构设计等。利用构建的测试系统,验证以上多种FPGA抗单粒子翻转设计方法的工程可实施性。     

适用于FPGA与Nand flash阵列星载 固态存储器的坏块管理方法

随着遥感、雷达、通信技术的快速发展，卫星有效载荷速率爆发式增长，星载固态存储器需要存储的数据量越来越大，存储速率越来越高，存储读写次数越来越多。作为当前星载固存的主流产品，基于FPGA和Nand flash的星载固态存储器所需的Nand flash数量越来越多，单片容量越来越大。受限于Nand flash的工艺特性，基于FPGA和Nand flash的固态存储器在其生命周期内会产生更多的坏块，从而影响记录载荷数据的正确性。针对星载固态存储器使用过程中产生再生坏块问题，提出了一种基于实时坏块检测、标注和坏块数据自主搬移、坏块自主回收的固态存储器坏块管理方案，有效地消除了再生坏块对载荷数据正确性的影响，降低了再生超级坏块数据的错误扩散和重复错误概率。方案已经过测试验证并已具有多个型号飞行经历，是一种简单、高效、可靠的星载固态存储器坏块管理方法。     

星载测控应答机抗辐射加固与可靠性平台研究

从应用的角度,研究SDRAM型FPGA和高性能DSP在空间环境中的单粒子效应故障检测与加固设计问题,为低等级高性能VLS-DSPD的空间应用提供理论和试验上的支持。并介绍一种通用的星载信号处理平台体系结构,结合平台结构的可重构特性和高性能器件抗单粒子效应设计中的检错、容错、自主修复等加固设计方法,提高整个测控应答机的可靠性。     

一种星载软件在轨编程功能的设计和实现技术

对卫星姿轨控计算机软件在轨编程功能的设计和工程实现技术进行了研究，给出了在轨编程的原理、实现方法、可靠性设计、资源分配、接口要求和在轨编程的操作步骤。试验结果证明，提出的星载软件在轨编程原理和实现方法合理可行。     

基于1553B总线的星载相机地面检测程序通用化设计

1553B总线是一种时分制指令/响应式多路传输数据总线,广泛应用于飞机、舰船和卫星的通信中。目前已有部分星载相机采用1553B总线进行通信,但其命令多样,数据的传输类型也不尽相同,因此,卫星在地面检测时要根据对应的协议进行测试,必要时须对程序进行重新设计、修改,工作量较大。为了解决协议频繁更改带来的测试可靠性问题,文章基于VC编程技术,借鉴程序通用化的设计思想,实现了星载相机1553B总线通信检测程序接口的通用化设计,使地面测试程序得到统一化、通用化,提高了产品的开发效率和可靠性。     

风云一号（B）的星载计算机系统

本文叙述了风云一号(B)星载计算机系统的构成及性能、主备双机冗余结构以及主备双机切换和备机内部A、B机自荐切换的实现过程,介绍了星载计算机的可靠性设计、冗余容错设计和星载计算机软件,也反应了星载计算机在卫星中的作用。     

基于知识隐藏的星载计算机系统安全研究

在现代战争中 ,卫星的信息安全与可靠性直接关系交战方能否具有一定的信息优势 ,能否掌握战场的主动权。星载计算机系统、通信系统的安全与可靠性是关键。分布式、多总线、多处理单元的冗余设计、看门狗技术是目前用来保证星载计算机系统可靠性的主要手段。文章从知识隐藏的角度 ,提出用弹性计算理论来保证星载计算机系统容错、容入侵的思路和方法。论文给出了知识隐藏的概念 ,分析了 3种知识隐藏方法 ,围绕弹性计算模型 ,提出了基于弹性计算模型的星载计算机系统的文件系统、基本组成设计与实现