欧洲宇航ASIC与FPGA产品保证标准分

概述欧洲宇航集成电路ASIC与FPGA产品保证标准的有关情况,以近两年发布的ASIC与FPGA辐射减缓技术手册为重点,详细介绍制造工艺级、物理布局级、电路结构级以及系统架构级等4个层级的辐射减缓技术,归纳总结ASIC与FPGA产品保证标准发展方向,提出对我国宇航ASIC与FPGA产品保证工作的建议。     

面向航天应用的高可靠性FPGA动态局部重构

在航天应用中,FPGA的单粒子翻转是影响航天器功能和寿命的重要因素,目前,部分航天产品使用定时重加载的方式避免单粒子效应的积累和影响,但是重加载的过程会导致全部FPGA逻辑中断,极大影响航天器功能的持续性。因此,文章提出了一种适用于航天的FPGA动态局部重配置系统,在阐述了FPGA动态局部重配置技术的原理和航天应用前景后,详细说明了其设计流程、硬件电路板架构和控制软件框图。通过板级试验验证了系统功能,采用示波器对结果进行了测试,证明该系统设计的高可靠性。FPGA动态局部重配置技术,既提高了FPGA的可靠性,又保证了FPGA部分关键功能的持续性。     

日本宇航元器件保证工作简介

从宇航元器件的分类、质量等级、选用、采购和应用等元器件保证的主要方面,介绍日本宇航元器件的保证现状和质量管理的情况,并结合国情提出做好我国宇航元器件保证工作的建议。     

一种基于热分析的FPGA时序分析方法

FPGA的实际工作温度是决定FPGA时序分析可靠性的决定因素。为了克服FPGA结温难以获取的问题，充分保证FPGA时序分析的可靠性，文章提出了一种基于热分析的FPGA时序分析方法。该方法通过对整机设备内热环境分析和建模来获取FPGA的实际工作温度，在此基础上进行FPGA时序分析和温度余量分析，准确获取FPGA时序信息。该方法包含热分析和建模、FPGA时序温度参数获取、FPGA时序分析、温度余量调整等4个过程。文章还结合具体应用，对该方法进行了过程说明和应用结果分析。通过该文提出的基于热分析的FPGA时序分析方法，可以准确计算获取FPGA器件的实际结温，并在此基础上开展时序分析，从而有效保证了FPGA时序分析的准确性和可靠性。     

一种面向航天应用的高可靠FPGA设计架构研究

SRAM型FPGA广泛应用于航天领域,但在空间环境中容易发生单粒子翻转事件(SEU),影响系统正常功能。文章在分析以往SRAM型FPGA系统设计的不足后提出了一种采用三模冗余架构(TMR)并对FPGA配置区域进行刷新重载的解决方案,采用马尔可夫模型对该设计方案进行了可靠性评估和仿真。结果表明,采用该架构的FPGA设计具有较高的可靠性与安全性,可实现宇航用FPGA的长期稳定运行。     

SpaceX公司商用塑封器件质量保证措施

调研了商用塑封器件用于宇航任务时的一般质量保证要求,重点分析美国太空探索技术(SpaceX)公司基于实际工况的器件级、板级相结合的筛选、考核试验方法和选用策略。在此基础上提出国内航天任务用商用塑封器件质量保证方法改进建议,例如适当降低器件级试验要求并增加板级筛选和考核试验。最后,给出典型电装后单板筛选的低成本质量保证方案,在保证器件应用可靠性的同时能有效优化流程、降低成本。     

国外航天器协同设计中心现状分析

简述了协同设计技术的关键要素和发展历史,对国外各宇航公司、研究机构所属的航天器协同设计中心的应用阶段、软硬件配置、节点划分和应用流程等方面进行了分析和比较。在对国外设计中心进行充分调研的基础上,对我国建设类似功能的系统设计与仿真平台提出建议。     

等效性验证工具进行大规模FPGA验证探讨

文章分析了FPGA设计验证的一般流程，并以等效性验证原理为基础，结合等效性验证工具，探讨了大规模FPGA设计验证的工作流程及具体实施过程，对优化FPGA设计验证流程给出了建设性建议。     

载人航天器组合体航天员应急撤离流程设计

驻留载人航天器组合体的航天员执行任务时,如果发生影响驻留安全的故障,应能保证航天员安全、及时撤离。为此,文章提出了一种基于常规飞行和飞控模式的应急撤离流程。通过对航天员应急撤离的故障模式及技术条件进行研究,面向安全状态,将应急撤离流程量化为7个撤离项目。以发生载人环境异常故障为例,对撤离流程的应用进行分析。结果表明:文章提出的应急撤离流程,可以保证故障时地面飞行控制中心及时决策,实现航天员的安全撤离,能提高航天员长期在轨驻留时的安全性。     

国产元器件可靠性保证技术研究

围绕国产元器件可靠性保证技术,研究了元器件可靠性的表征方式和保证模式,分析了目前宇航用国产元器件的质量与可靠性现状、存在问题和提高元器件可靠性的途径,提出了国产元器件可靠性保证技术的改进措施建议。     

高层次设计和FPGA技术在航天电子系统中的应用探讨

介绍了高层次设计方法和FPGA（现场可编程门阵列）技术及其在航天控制系统小型化设计中的应用实例和在未来航天领域的应用前景。     

在SRAM型FPGA中局部重构与配置刷新的兼容方案

SRAM型FPGA开发过程灵活,成本低,并且具有系统局部重构的功能,在航天领域有广泛的应用前景.但该类FPGA对单粒子翻转非常敏感,限制了其在航天领域的应用.配置刷新结合三模冗余的方法能够有效地抑制其单粒子翻转效应的影响,但配置刷新的方法与FPGA的局部重构功能存在资源冲突的问题.提出一种在SRAM型FPGA中同时应用...     

航天工程系统技术成熟度评估方法研究

航天工程的技术支持系统十分复杂,单一技术成熟度评估方法不能有效解决系统整体的成熟度评估问题。文章以系统论、集成方法为指导,基于技术系统结构分解,从基本的单机构成要素为起点进行技术成熟度评价,考虑了不同系统层次的技术接口问题,进而按照逐层集成的方法完成一项航天工程整体技术系统成熟度的评估工作。这种评估方法具有系统性、综合性特点,能够满足航天工程整体技术系统成熟度评估的实际应用需求。     

航天材料基因工程及其若干关键技术

材料基因工程的理念和将空间环境与效应纳入到航天材料研制全流程的思路将对航天材料的开发带来颠覆性的革命。文章在对国内外材料基因组计划和航天材料需求分析的基础上,首先对航天材料基因工程的内涵进行阐述,进而对基于航天材料基因工程的航天材料研制流程进行分析,最后结合空间环境效应及材料基因工程,从计算工具、试验工具、数字化数据三个维度,提出空间多因素环境与航天材料的耦合作用机理、航天材料空间多因素环境效应等效评价方法、空间复杂使役环境下航天材料性能演化模型、航天材料空间环境效应数据库、基于材料基因工程的航天材料设计模型、航天材料研制的不确定性及优化方法等关键技术和发展方向。     

航天产品成熟度研究

为解决航天产品高要求、高风险和小子样等特点与保证工程任务一次成功要求之间的问题,以及适应多型号任务并举的发展趋势,文章分析了国外航天领域成熟度技术的主要成果,介绍了产品成熟路径理论框架,阐述了产品成熟度概念和内涵,提出了航天产品成熟度快速提升的途径和方法.在航天工程实践中已经获得的一系列科技成果,通过对这些理论方法的应...     

宇航用脉宽调制器评估试验方法

文章结合航天应用需求和脉宽调制器的特点,对宇航用脉宽调制器评估试验的方法和项目开展了深入研究,针对脉宽调制器在寿命前后及不同温度下的典型振荡频率的温漂,基准电压的温漂及长期稳定性,以及外接电阻、电容与振荡频率的关系等特性进行了评估。并通过试验验证了评估方法的有效性,可以为脉宽调制器的宇航应用提供全面的数据支撑和应用指导。     

脉冲涡流无损检测技术及其用于航空航天材料缺陷检测的研究进展

对飞行器材料内部缺陷情况的及时有效检测,可实现对飞行器等重要器件材料缺陷而引起的风险作出预判,避免航空航天事故的发生。文章在回顾脉冲涡流无损检测基本原理的基础上,综述了该技术的国内外相关研究进展及其在航空航天材料缺陷检测中的应用。进而结合北京航空航天大学相关实验室的研究项目,介绍了基于超导量子干涉仪的脉冲涡流无损检测在微小缺陷检测方面的优势、相关技术和初步实验结果。     

电磁铆接技术在航天产品上的应用

针对航天产品对电磁铆接的应用需求,介绍了国外电磁铆接技术的应用情况和国内科研院所对电磁铆接技术的研究实践工作,在此基础上对电磁铆接技术在航天产品上应用可行性进行探讨,并提出了适合应用电磁铆接技术的航天产品及其应用实施策略。     

星载低复杂度Turbo译码器的实现技术研究

针对航天测控通信系统中微弱信号处理的实际应用需求,研究了Turbo译码算法在星载平台上的低复杂度实现技术。基于折线近似的Log_MAP算法,提出了一种新的基于FPGA的译码器实现方案,一方面简化了迭代译码过程中分支度量的计算存储方法,有效减少了存储容量及算法复杂度;另一方面采用半并行化及流水的数据处理方式,提高了译码处理速度。利用CCSDS标准建议的交织器和生成矩阵进行了仿真和实测,结果表明相较于其它结构,采用本文设计方案实现的Turbo译码器在Slice资源没有增加的条件下存储复杂度降低了29.6%,且在输出误码率<10 -6 时编码增益达到了9.9dB,保持了良好的译码性能。本文译码器已成功应用于某航天型号工程。     

新一代总线技术LXI在航天测试领域的应用

介绍了新一代总线技术LXI的发展状况,通过与其他总线技术的对比,阐明了LXI具有的优势及其在航天测试领域广阔的应用前景。探讨了LXI在运载火箭测试发射控制系统中的应用,该技术的应用将进一步推进运载火箭测试系统的智能化、信息化和小型化,进而提高其整体性能。