星载数字电子设备的辐射加固技术(二)

５　星载电子设备的抗辐射加固技术纵观国内外在星载电子系统辐射加固技术领域的理论研究和工程实践中所取得的成果与经验，可以发现，星上电子系统辐射加固技术主要从下列三种技术途径着手：１）对集成电路器件进行实质性加固，使器件本身耐辐射；２）对集成电路器件进行辐射屏蔽，力图在辐射到达器件之前就将其屏蔽在外；３）采用软硬件相结合的故障检测和恢复技术，容许辐射轰击器件，但能使器件从辐射影响下恢复正常工作；图４形象地表示这三种方法［１１］。前两种方法以往一直是辐射加固的主要手段，但这些方法要在工艺成本和系统重量…     

一种针对COTS器件的抗辐射加固方法

随着商用现货(COTS)器件在空间任务中的广泛应用,COTS器件的抗辐射加固显得尤为重要,针对COTS器件在空间环境下易受宇宙射线和高能粒子冲击而产生辐射效应的特点,文章结合三模冗余(TMR)技术与现场可编程门阵列(FPGA)的重构技术,提出了一种基于TMR的可重构星载处理单元抗辐射加固方法。通过基于Markov过程的可靠度分析可知,冗余和重构技术相结合可以使处理单元具有更强的容错能力。文章利用实验模拟验证了该星载处理单元的各项关键技术,结果表明:此处理单元能够屏蔽单模故障,并能够定位和修复由空间复杂环境引发的软错误。     

星载数字电子设备的辐射加固技术(一)

对国外星载电子设备特别是常用的ＣＭＯＳ器件在空间环境下的抗辐射性能进行大量调研和长期跟踪，在此基础上总结了国外近年来对大规模集成电路辐射失效机理的研究成果，对比了各种器件工艺集成电路的抗辐射性能，重点分析了星载电子系统总剂量辐射损坏、单粒子翻转和单粒子锁定机理，针对这三种由空间辐射引起的星载电子系统失效这一特殊问题，分别介绍了国内外行之有效的辐射加固技术，最后提出了设计星载电子系统的一些建议。     

星载铠装光缆无损剥除工艺研究

星载空间应用的光缆因高温、真空、抗辐照等要求与地面有明显不同,星载光缆需采用永久耐热阻燃、抗静电、耐酸碱、抗辐射强的铠装光缆来加固和保护内部脆弱的光纤。星载光缆相对于地面光缆的最大区别是新增的金属编织网层、不锈钢软管层,为新材料应用,且有悬空操作、多余物控制等要求。对星载铠装光缆进行了介绍和分析,着重对星载铠装光缆的无损剥除技术进行了研究,分析了剥除的工艺及操作难点,结合传统手工剥除方法,对星载铠装光缆剥除工具进行了创新改进,创新并提出了一种星载铠装光缆无损剥除方法并制备了操作中的防多余物装置。经多次型号任务验证,试验结果表明改进的半自动化剥除工具和方法可大幅度提升效率及节约成本,解决整星悬空剥除难题,达到无损剥除效果,为实现星载铠装光缆的高可靠性熔接奠定基础。     

卫星抗辐射加固分析

就卫星抗辐射加固的必要性和状况进行分析,提出了分层次加固和卫星抗辐射加固研究内容,以及“九五”期间加固技术飞行试验验证的设想。     

新型航天器抗辐射加固技术的研究重点

未来新型航天器在研制模式、设计技术、元器件及材料等方面与以往卫星相比将有较大变化,从而对抗辐射加固技术提出新的要求。因此,抗辐射加固技术的研究重点须在以往研究基础上进行调整。文章从航天器总体角度,对新型航天器抗辐射加固技术的研究重点进行探讨。     

星载设备抗单粒子效应的设计技术初探

本文探讨了现代星载设备研制过程中遇到的抗辐射设计问题之一，即抗单粒子效应的设计问题，首先简单介绍高能粒子引起的单粒子效应──单粒子翻转（ＳＥＵ）和单粒子锁定（ＳＥＬ），在此基础上分别探讨了星载设备抗ＳＥＬ和抗ＳＥＵ的设计方法。     

宇航抗辐射加固集成电路技术发展与思考

宇航抗辐射加固集成电路是航天工程的核心基础技术。长期以来,美欧等国家对抗辐射加固集成电路持续支持并严格禁运,宇航集成电路的发展和自主可控是我国向航天强国迈进的关键核心基础之一,受到国家的高度重视。本文总结了宇航抗辐射加固集成电路发展特点和我国发展现状,分析了未来宇航抗辐射加固集成电路的发展需求,探讨了未来需要重点关注的3个技术方向,即软加固的天算芯片、高压功率器件加固和单粒子效应仿真。     

五○一部“八五”重点预研项目“卫星内外辐射环境研究”通过部级鉴定

日前,由五○一部承担完成的“八五”重点预研项目“卫星内外辐射环境研究”通过了由中国航天工业总公司组织的部级鉴定。该项目是国防科工委下达的“八五”重点预研“卫星抗辐射加固技术”课题所属七个专题主要攻关内容之一。其任务是根据专题研究总目标要求,在“八五”期间,通过大量调研分析和研究开发,完成空间带电粒子辐射环境研究、地磁屏蔽作用研究、轨道积分通量研究、带电粒子在材料内输运技术研究、整星质量面密度分布模型研究、整星辐射屏蔽分析研究和内外辐射环境     

一种基于多处理器的星载计算机抗辐射加固设计方案

采用4DSP+FPGA结构方案,在满足系统高可靠性的前提下,运行一种"3+1"的工作模式,针对备份DSP提出一种可选的"轮转切换"方案,利用预读节省DSP进行数据读取的时间,实现星载计算机的抗辐射加固设计与高性能设计的平衡。     

一种星载计算机操作系统容错引导算法研究

将软件冗余备份与SPARC V8构架芯片EDAC相结合,提出了一种新型星载计算机操作系统容错引导算法。该算法首先在EEPROM中备份三份操作系统文件,星载机上电或复位后,利用硬件EDAC功能对引导的操作系统文件进行错误检测及纠错,当检测主操作系统文件错误并且无法纠错时,则屏蔽错误操作系统文件自动引导备份操作系统文件,星载机仍可正常启动。与目前采用的硬件编码容错技术及软件冗余容错算法相比,该算法在有效降低硬件成本和软件消耗的同时,实现了对操作系统文件的检错纠错及错误屏蔽功能,提高了操作系统数据的可靠性。该算法可以为星载机容错设计提供参考。     

静态存储器单粒子翻转率预示的在轨验证

SRAM型FPGA配置区的单粒子翻转可能对系统的功能产生严重的影响,因此必须进行针对性的加固措施,而加固的重要依据之一是在轨翻转率结果。文章将地面获得的Hitachi 4Mb SRAM HI628512单粒子翻转率预示结果与搭载在极轨卫星SAC-C等上的飞行试验的结果进行了比较。分析表明基于国内地面试验数据和FOM方法预示的在轨翻转率与国外的在轨监测数据接近,多位翻转的试验结果也得到了在轨试验数据的验证。这些结果表明我国在单粒子翻转的模拟试验技术和在轨翻转率预示方面取得了相当的进展,可以为卫星电子系统抗辐射加固设计提供有力的保障。     

平台-捷联冗余姿控系统设计

从系统冗余的角度研究了提高运载火箭姿态控制系统可靠性的途径 ,介绍了平台 -捷联主、从式冗余姿态控制系统的组成和工作原理及故障诊断、切换和重构的模式。对平台 -捷联冗余方案进行了半实物仿真试验 ,试验中用典型致命性故障模式分别在几个特征秒和不同通道加入系统 ,记录和观察飞行过程中姿态控制系统对故障的适应能力和响应特性 ,同时研究了故障诊断阈值等对系统的影响。仿真试验证明 ,冗余方案正确、可行 ,在主、从系统出现一度故障的情况下 ,系统控制软件能正确诊断出故障 ,并且把故障部分切除 ,使系统处于稳定飞行状态     

航天器控制应用的星载计算机技术

介绍了中国研制的用于近地轨道、太阳同步轨道和地球同步轨道航天器的几种主要星载容错计算机的功能和主要特点以及它们的容错结构,并简述了星载控制计算机的发展趋势。     

卫星抗强激光辐射效应模拟和评估技术

文章介绍了国外激光武器的研究以及对卫星抗激光辐射加固技术的重视,分析了激光作用的机理,提出了研究卫星抗强激光辐射效应模拟和评估的方法.     

运载火箭动力系统突发性故障检测与辨识

航天是一个高风险的领域 ,一次不成功的发射试验可能带来的经济损失动辄上亿元 ,甚至会出现灾难性后果。因此 ,故障诊断技术在航天工程领域具有极端的重要性和明显的工程价值。本文以运载火箭动力系统突发性故障为研究对象 ,采用解析冗余方法 ,建立了分别适用于脉冲型故障和阶跃型故障的检测方法 ,并给出了故障幅度的无偏估计算法     

MRAM的辐射效应分析及加固方法简述

回顾从首款商用磁随机存取存储器（MRAM）芯片面世以来国际上对MRAM芯片辐射效应的研究;总结MRAM总剂量电离效应和单粒子效应辐照试验研究结果,以及辐射效应导致MRAM读写错误的物理机制;分析辐射效应对磁性隧道结结构和性能的影响,并指出MRAM应当针对外围电路、存储单元晶体管和磁性隧道结等处不同类型辐射效应进行对应的抗辐射加固;最后从材料和工艺方面简要介绍MRAM加固方法。     

激光模拟单粒子效应试验研究

脉冲激光模拟单粒子效应是单粒子效应地面实验模拟中新近才发展起来的一种方法.本文主要介绍脉冲激光模拟单粒子效应的基本原理、实用性及特点,结合实验室从俄罗斯引进的激光模拟单粒子效应试验系统.选取了几种典型星用器件,在国内首次开展了激光模拟单粒子效应试验研究,研究表明脉冲激光模拟方法是一种有效、安全、经济、方便的地面模拟单粒子效应的方法,它可以很大程度上弥补了传统地面模拟单粒子效应方法的不足,是地面评估星用器件和集成电路抗辐射加固的另一重要方法.