片上系统(SoC)空间应用前景及可靠性若干问题的思考

调研了国内外SoC空间应用现状,分析了国内外SoC空间应用以及可靠性方面的差距,总结了国产SoC空间应用存在的可靠性问题,提出了相关建议,供产品设计单位及可靠性专业单位参考。     

SoC技术在空间应用中的需求分析

在研究国外NASA和ESA的SoC应用及发展情况基础上,结合卫星电子系统组成、SoC在空间应用的技术优势以及当前卫星电子系统小型化对SoC技术的迫切需求,阐明空间应用SoC技术的发展需求,提出SoC空间应用的技术方案.     

空间应用SoC研究现状简介

分析当今空间应用SoC研究与应用状况,介绍国外NASA、ESA、JAXA等主要研究机构在SoC多核技术、IP复用与集成、抗辐射、新的微处理器架构等方面的研究成果,对空间应用SoC技术的热点研究方向进行了归纳总结.     

航天SoC技术的发展态势与开发方法研究

阐述航天SoC技术发展的作用与意义,分析国际上航天大国SoC技术发展态势及国内航天SoC技术发展面临的挑战,指出目前我国航天SoC技术应用在可靠性、潜在的危险性和不可替代性等方面存在的问题,并提出我国航天SoC技术未来的发展方向。     

航天用SoC发展思考

在分析航天应用需求及SoC技术特点的基础上,讨论SoC技术在航天应用的可行性,针对航天用SoC对设计、验证及抗辐照等方面的特殊要求,结合目前国内航天用SoC的发展现状,提出整机与电路相结合、设计与应用相结合、立足未来跨越式发展及兼顾目前行业需求相结合的航天应用SoC的发展思路.     

空间机构分类及可靠性研究

空间机构是机电综合部件,在航天器设计中占有重要地位。从可靠性研究的角度,可以把空间机构按转速、密封和润滑方式进行分类。综述了国内外一些关键的空间机构可靠性的状况及解决空间机构可靠性的关键问题及对策,提出了我国在空间技术工程中开展空间机构可靠性研究的建议。     

面向航天的SoC技术及其应用

分析SoC高度密集的功能集成和专用性与可编程性相结合的发展趋势以及SoC未来的关键技术,介绍SoC技术在国内外航天领域的应用,并对我国继续开展SoC技术研究提出建议.     

SoC系统验证方法研究

从SoC概念入手,介绍了基于IP复用的SoC设计的出现和发展,着重针对基于IP核进行SoC设计所遇到的挑战及其解决方案(SoC系统验证方法)进行探讨,重点讨论了IP核级验证,系统级功能验证以及基于断言的验证方法.     

异构多核人工智能SoC芯片的低功耗设计

随着深空探测、载人航天、商业火箭和飞行器等各项航天任务的开展,各型号任务对硬件系统的智能化、可靠性、低功耗指标提出了更高的要求,作为系统“大脑”的SoC处理器亟需进行升级换代。本文综述了面向航天新任务应用的人工智能SoC芯片玉龙810,介绍了新一代国产自主可控、高智能、高可靠、低功耗SoC芯片的功能特点、关键技术,重点描述了玉龙810芯片的低功耗设计方法和实现结果,通过优化技术玉龙810芯片动态峰值功耗达到了低于5W的指标。玉龙810芯片采用多核异构架构,主要由4个SPARC V8核、8个GPU核和8个NNA核组成,片内通过AMBA3. 0总线实现模块的互联互通,片上还集成H. 264/H. 265,JPEC2000等片上外设。     

基于自主可控SoC的航天控制系统集成应用研究

在分析SoC技术特点及航天SoC应用特点的基础上,提出基于自主可控SoC系统集成技术是航天控制技术的发展方向,并给出了基于自主可控SoC的航天控制系统集成和应用验证关键技术。     

行星际空间环境对探测器可靠性影响分析

空间环境是影响航天器可靠性的重要因素。与地球轨道航天器相比,行星际探测任务可能会遭受更加恶劣的空间环境,例如极端温度环境,辐射环境,腐蚀性大气环境、宇宙尘等,再加上行星际任务寿命长,采用先进的器件和材料,空间环境对行星际探测器的可靠性构成严重的威胁,直接关系到探测目标能否实现。因此考虑空间环境对行星际探测器的影响,开展相关的预先研究无论是对于制定行星际空间探测计划,还是搭载仪器的设计都具有非常重要的意义。文章分析了极端温度、辐射环境和行星表面综合环境对探测器的影响,并对开展相关研究提出了建议。     

卫星空间环境效应评估可视化应用技术探索

卫星设计人员在设计阶段要参考空间环境效应评估数据,这些大量抽象枯燥的数据难以直观地说明空间环境效应对卫星的影响。文章着重讨论了对空间环境效应试验数据与计算数据进行可视化应用的方法和步骤,并对由此建立的可视化系统进行了描述。可视化系统的应用 便于设计人员在卫星设计阶段有效评估空间环境效应对卫星可靠性的影响,能及时修正设计模型。     

空间压力容器可靠性定量设计方法研究

针对空间压力容器常规设计方法难以满足航天技术快速发展对轻质量、低成本、高可靠的需求,基于可靠性理论中应力-强度干涉模型,建立空间压力容器可靠性设计数学模型。结合某型号钛合金球形气瓶随机变量统计数据,开展了气瓶可靠性定量设计。计算结果表明,可靠性定量设计方法能够给出产品可靠度定量指标,并在一定程度上降低空间压力容器结构重量。     

星载设备FPGA可靠性设计探讨

可编程逻辑器件(FPGA)在星载设备中的应用越来越广泛,其可靠性面临越来越大的挑战。本文针对星载设备FPGA可靠性设计存在的问题,从整体设计、可靠性编码、状态机操作和SRAM接口设计4个方面进行深入分析,并就状态机操作进行了重点讨论,供相关设计人员参考。     

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。     

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。     

基于FPGA架构的高可靠在轨重构系统设计

航天设备与地面设备相比,制造成本高,对空间环境的适应性要求也高。为了延长航天器寿命,提高其在轨工作的可靠性,需要考虑航天器在空间环境下的可维护性需求。针对航天资产在轨软件实现功能维护的需求,研究空间环境应用背景下的高可靠在轨可重构技术。基于FPGA芯片在航天器领域中应用的广泛性、灵活性及可靠性,设计了一种FPGA架构下的高可靠在轨重构系统。该系统的优势在于充分利用星载设备中普遍使用的“SRAM型FPGA+反熔丝FPGA”的硬件架构,在实现SRAM型FPGA动态刷新功能的基础上仅通过软件更改来增加在轨重构功能,极大降低了硬件更改的成本,扩展了可重构功能的应用范围。在某航天器星载设备中应用该在轨重构系统,通过实际飞行经历,验证了该架构系统设计方案的可行性、可扩展性及可靠性。     

国产先进工艺SoC器件空间单粒子效应试验研究

国产某型号导航SoC器件采用55 nm商用工艺生产.针对该型器件的辐射敏感性分析表明其易受单粒子效应影响,为此利用重离子加速器完成空间单粒子辐照的地面模拟试验,考查器件的单粒子效应,为其空间应用提供数据支撑.结果表明:器件抗单粒子锁定的LET阈值大于81.4 MeV·cm2/mg,满足空间应用指标要求;但器件对单粒子翻...     

空间飞行器展开与驱动机构研究进展

空间飞行器展开与驱动机构是空间飞行器机构领域的一个重要组成部分。随着我国航天技术的发展，该项技术有了长足进步，对其设计方法和具体工程问题的研究也日渐深入。本文概述了空间飞行器机构的分类与构成，对展开与驱动机构的国内外研究概况进行了分析。结合工程应用，提出了在系统任务分析与设计中的力矩（力）裕度、精度分配、机构非线性、阻尼控制、热匹配、空间润滑、可靠性分析与试验七个典型工程问题。对这些问题逐一分析了其性质、作用及其对系统的影响，探讨了其研究内容和研究方向。展望了我国空间飞行器展开与驱动机构的发展前景。     

空间后勤技术发展综述

空间后勤技术对满足未来人类空间任务的可行性、可靠性、可负担性、可维持性需求具有重要意义。文中介绍了空间后勤技术的概念、意义和基本研究内容,回顾了过去空间任务中的空间后勤策略,并结合国内外研究现状对空间后勤技术的应用前景和发展趋势进行了分析。