基于双机热备的航天发动机控制器设计

为提高控制器乃至发动机系统工作的可靠性,提出了基于双机热备控制器的冗余设计方案,通过对双机热备关键技术的研究,对技术难点进行攻关,提出了具体的解决措施,确保了双机的同步运行和主备机的可靠仲裁,从而构建了一个可靠的控制器系统,实现了双机热备控制器的自主研发技术储备,可以满足工程应用需要。     

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。     

一种卫星上的容错数字控制计算机

卫星控制系统用的数字计算机是实时性能很强的控制机,又是信息量较大的数据处理机,同时要求可靠性极高。一般,星载计算机设计成一台双机热备份的容错计算机系统。文章介绍了星载计算机的元器件选择,主机构成及其性能,各种系统软件和应用软件的设计准则,以及整机测试方法等。着重介绍了星载计算机硬件和软件的容错设计。文章最后介绍了星载计算机的使用情况,星载计算机成功地完成了二次飞行试验任务,表明设计思想正确,满足总体技术要求,控制精度高。采用双机热备份系统确实保证了计算机的高可靠性要求。     

一种三模混合冗余总线控制系统设计研究

为了简化三余度容错总线控制系统设计,提高其容错效率,提出了一种自检、互检与表决机制相结合的软硬件协同混合冗余管理机制。该机制采取当班机主控、备机跟随当班机运行的工作方式,构成了间接的三取二表决机制,实现了三机表决、双机热备与单机运行3种工作模式自动切换,可以容忍任何配套设备任何余度模块任意组合的一度故障与典型二度故障,取消了一般三模冗余模块之间的交叉数据通信链路,简化了软硬件设计,提高了系统实时性。试验表明,在不同的故障发生时机条件下,经过0~2个控制周期可以完成系统重构。     

微小卫星三机异构一体化计算机设计

当前微小卫星的星载计算机与运载计算机多分别采用不同结构的计算机系统设计,导致资源浪费和运载计算机的可靠性较弱。文章提出了一种微小卫星一体化计算机的设计,即采用三机异构备份的设计方案。在发射运载阶段,以数字信号处理器（DSP）为核心的运载计算机作为主机,以高性能FPGA为核心的时变计算机作为备机;在在轨运行阶段,以ERC32处理器为核心的卫星平台计算机作为主机,时变计算机经重构后作为备机。此设计不仅提高了运载计算机的可靠性,而且对卫星平台电子系统在能源、热控、遥测遥控、有效载荷、姿态轨道控制等方面的综合管理能力也有全面提升,并且还具有灵活的扩展性和较强的适应性。     

微小卫星测控数传功能冗余设计与软件实现

讨论了一种USB发射机和数传发射机功能上互为备份的冗余设计,提高了测控数传功能的可靠性,为卫星工程的备份冗余设计提供了一个新的思路,该设计通过星载软件状态切换的方法实现。该方法已成功应用于某卫星测控数传模块的设计。
     

时差定位型卫星铷钟的双钟热备份设计

针对传统星载铷钟备份设计中对铷钟状态判断不准确和主备切换时输出信号不稳定的不足,在分析时差测算铷钟指标原理和频率信号切换方法的基础上,提出了一种适用于时差定位型卫星铷钟的双钟热备份设计,通过GPS时差测算铷钟频率性能指标,以及无扰切换设计实现频率信号的稳定输出。地面试验表明,铷钟的准确度和稳定度指标测算误差小于5%,频率输出信号在切换时连续稳定,无突波干扰。研究结果可以为后续定位型卫星和导航卫星的高精度时频系统设计提供参考。     

卫星导航系统监测站软件设计与实现

从卫星导航系统监测站的需求出发,介绍监测站软件系统结构设计,从可靠性和实时性的角度论述软件采用的实现策略,详细讨论有关数据处理技术和主备机切换技术的具体设计和实现。     

热备份冗余二次电源中的“备压主”工作模式研究

文章列举了航天器二次电源中常用的冗余设计方式,并针对某航天器热备份冗余二次电源在轨出现的“备压主”现象进行了详细分析,说明了其产生的机理,并通过多个产品的地面试验进行了验证和分析,对热备份冗余二次电源的工作模式有了进一步的认知,指出“备压主”是这种冗余设计方式的一种特定工作模式,而非产品故障。     

小卫星星载容错计算机控制系统软硬件设计

创新一号低轨存储转发通信小卫星是中国第一颗重量在100公斤以下的小卫星，介绍了其星载计算机系统的设计方案。由于卫星采用了计算机集中管理方式，为保证星载计算机的可靠性，设计中对硬件使用了双计算机热备份冗余设计，星载计算机的可靠性同时通过软件和硬件协同容错设计来实现。卫星的星务管理、遥测、遥控、姿态控制、电源管理、通信控制、轨道控制等都需要通过计算机软件完成，介绍了这些软件的主要功能和容错设计。创新一号星载计算机采用了多项新技术，并经过了一年多的飞行测试验证，达到了预定的运行目标，星载计算机圆满完成了各项设计功能，证明了卫星计算机系统的安全可靠。     

航天着陆试验场指挥控制系统设计与实现

指挥控制系统是航天着陆试验场不可或缺的一部分,完成试验指挥、控制、管理、视频监控、数据分析与处理、故障判别、仿真、授时、通信等功能。文章所介绍的某航天着陆试验场指挥控制系统,由时统子系统、通信子系统、语音调度子系统、视频监控子系统、大屏幕投影显示子系统、数据处理与存储子系统、指令发控台、指显工作站、软件等组成。系统结构采用双机双网并行工作模式设计。作为数据传输核心的通信子系统,采用双网热备路径冗余设计;作为数据处理与指令发布核心的处理服务器、数据库服务器和控制计算机,设计上都采用了双机并行技术。实践证明,上述技术的运用从系统结构上避免了由于单点故障而引起的系统宕机,提高了系统的可靠性和安全性。     

新一代并行处理星载计算机技术研究

为提高卫星的整体性能，对并行处理技术在集中式控制体系结构卫星平台的关键部件——星载计算机中的应用进行了研究。所设计的星载计算机采用了总线仲裁和故障隔离技术，并具有图像处理等复杂功能。通过并行双CPU资源的冗余重构设计，可保证在某个CPU发生故障后实现星戴计算机的降级使用，提高了星载计算机的可靠性，并给出了监控软件的流程。最后，采用离散傅里叶变换(DFT)运算，对设计的计算机的并行处理能力进行了预估。     

T6系列PAS甚高频电台软件升级步骤

引言 T6系列甚高频电台是英国PARKAIR公司生产的第一批数字化电台,该型号的甚高频电台在国内有广泛的应用。信号处理过程中应用了软件无线电技术,通过DSP芯片实现信号的数字化处理。射频部分仍采用模拟技术。该产品可以单机使用,作为单独的甚高频通信电台,也可以采用主备冗余配置,通过配合功分器、隔离器、主备切换继电器以及滤波器的使用构成共用天线系统,作为主要的甚高频通信系统使用。     

卫星控制系统的三机容错计算机系统

本文讨论了容错计算机的三种容错结构,即D/S(双机变单机)、TMR/J(三模冗余变单机)、以及TMR/D/S(三模冗余变双机再变单机)结构。给出了三种容错结构的可靠性数学模型,对影响可靠性的诸多因素进行了讨论、比较,确定采用TMR/S方案。文中对TMR/S的硬件设置及容错管理程序做了简要介绍。对从事容错设计的工程技术人员有一定参考价值。     

基于三机冷备份的遥感器计算机系统冗余设计

文章对当前比较流行的计算机冗余模型进行了分析和比较,制定出了三机冷备份的冗余计算机结构,并对关键电路进行了设计。     

真空热试验网络架构的改进

文章针对现有真空热试验网络存在的数据链路可靠性低、发生故障时主/备数据链路切换时间长的问题,提出了一种网络架构的改进方法,即网络核心层采用虚拟交换系统（virtual switching system,VSS）架构,利用以太网通道（multi-ethernet chanel,MEC）方式与汇聚层堆叠设备互联,汇聚层设备到接入层设备利用链路聚合控制协议（link aggregation control protocol,LACP）作链路绑定,实现关键设备和数据链路的冗余,网络单节点或单链路的主/备设备数据链路切换无时延。该架构已在真空热试验网进行了验证,运行效果良好,达到预期效果。     

基于三机冷备份的遥感器计算机系统冗余设计

文章对当前比较流行的计算机冗余模型进行了分析和比较，制定出了三机冷备份的冗余计算机结构，并对关键电路进行了设计。     

三机二冗余的实时嵌入式容错系统研究

在三机构成的冗余控制系统中,表决量及其表决器设计最为复杂,直接关系系统运行的可靠性.本文提出一种采用将三机中的一机作为表决器对另两机进行旁路表决和输出切换控制的冗余系统,可简化表决器的设计.同时消除系统中的单点故障模式,可应用于高可靠的实时嵌入式控制系统设计中.     

应用国产芯片的星载高可靠综合电子系统设计

星载综合电子系统是面向空间复杂不确定环境,通过高性能计算单元实现信息获取、资源调度及任务规划的信息系统。针对目前综合电子系统的高可靠性和国产自主可控性的不足,文章设计了一种应用国产高性能CPU和SRAM型FPGA的星载高可靠综合电子系统,具备多模冗余和故障自主检测恢复能力。同时,提出了具备防误触发设计的短时断电恢复方法以及具有容错模块的双机备用系统设计方法,解决了星载常加电单机的单粒子闩锁恢复问题,建立马尔可夫容错模型计算综合电子系统的可靠性指标,提高了可靠度计算的准确性。     

基于链路聚合控制协议的堆叠网络设计与应用

文章介绍了国内最大卧式空间环境模拟器KM7A的系统网络架构,在该网络中应用了堆叠网络以及链路聚合控制协议(LACP),通过链路聚合控制协议对所有关键设备进行链路绑定,实现了关键设备和数据链路的冗余,大大缩短了主/备试验网络数据链路的切换时间,避免了单链路失效,提升了数据传输链路的稳定性和故障容错性。