一种用于星载系统可靠性评测的软件故障注入工具

随着计算机应用的日益广泛和复杂,很多传统的故障注入技术及工具已经在很多领域面临着新的挑战.本文详细介绍了由本课题组自主研究开发的一种用于评测星载系统可靠性的软件故障注入工具(SFIOS),该故障注入工具针对星载系统这一特殊对象而开发,采用包括时间、空间、事件在内的多种故障触发方式,不仅能通过软件的方式随时随地注入接近实际的星载故障,而且操作简单,不需要修改星载系统的应用任务,对星载系统影响较小。实验结果表明,采用该故障注入工具评测星载系统可靠性的具有较多的优点和潜力。     

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。     

星载计算机的单粒子扰动及其加固技术研究

以实践四号卫星有效载荷“单粒子事件动态监测仪’为实践基础,介绍了星载计算机基于软件结合硬件容错抗单粒子扰动的加固技术;并对半年多来在轨运行中探测到的单粒子翻转和闩锁事件进行了初步分析总结。     

一种XILINX7系列FPGA的抗单粒子翻转加固技术

为解决XILINX公司7系列FPGA受SEU (单粒子翻转)的影响,采用一种基于软件错误缓解IP核(SEM IP)的新型回读刷新技术,使用SEM IP的故障注入方法并进行故障注入实验及单粒子实验。实验证明,该技术可在FPGA配置位流数据结构未知的情况下,以帧为单位对XILINX 7系列FPGA的配置位流进行比对及纠错,从而实现抗SEU加固。     

通过纯软件的方法测试数字处理器的故障敏感性

对于工作在高辐射太空中的飞行器而言，它不可避免会受到单粒子效应的影响。因此，如何预测飞行器中单粒子效应敏感区域以便加强保护措施是一件很重要的工作。但事实上，要预测单粒子效应对飞行器的影响并不容易。本文给出了一种通过纯软件来评测飞行器系统对单粒子效应的敏感程度的方法——软件故障注入法——这也是评测微电子电路可靠性极具前景的方法。该方法采用高效的汇编语言在汇编级实现，对目标系统不会造成损伤，并且使用方便。试验的结果表明，目标处理器对于单粒子翻转的敏感性大约为1．38％到2．35％，且寄存器的敏感性要高于内存区。     

基于CAN总线的星载软件测试系统设计

对基于CAN总线的星载软件测试系统设计进行了研究。系统硬件包括PXI工控机和CAN高速板卡,应用LabVIEW编程模拟各下位机,实现了与星载软件的通信,具有下位机的状态检测、遥测数据分析、注数数据监测和计算机内存下卸等功能。实际应用表明:该基于CAN总线的星载软件测试系统满足第三方测试要求,运行稳定可靠。     

一种用于检测自动测试系统故障冗余机制的故障注入方法的研究与应用

鉴于自动测试系统研究中缺乏确认其故障冗余属性的手段,提出一种基于对比策略的故障注入系统。系统采用硬件注入和软件仿真相结合的方法实现,故障注入由专门研制的电压信号发生器、电流信号发生器、后驱动电路完成,自动测试系统的正常运行通过软件仿真完成。实验结果表明利用该系统能发现自动测试系统的软件缺陷,并能对其故障冗余属性进行确认。     

星载软件重用技术研究

介绍了软件重用技术、意义和实现途径,讨论了星载软件重用技术的形式,分析了影响星载软件可重用性的主要因素,并根据星载实时嵌入式系统特点,提出了基于标准化硬件和通信协议的层次框架软件重用方法。研究认为基于层次框架的星载软件可重用技术能提高效率、降低成本,同时也提高星载软件可靠性和安全性。     

星载GNSS接收机抗单粒子及干扰方法

针对星载GNSS接收机易受单粒子影响和地面干扰的问题，研究星载GNSS接收机抗单粒子及干扰方法。根据星载GNSS接收机在轨测试数据，分析星载GNSS接收机异常原因、机理，提出星载GNSS抗单粒子及地面干扰方法，可规避或检测GNSS异常并自动处置恢复。该方法已应用于某型号星载GNSS接收机，经过分析，结果表明：该方法可有效保障GNSS接收机正常工作，不影响卫星载荷任务，取得了良好的使用效果。     

基于BM3803处理器的即插即用星载计算机系统设计

针对我国星载计算机不能通用和"即插即用"的特点,文章提出一种模块化的星载计算机硬件设计方法,以某卫星原理样机为例,设计了一种基于BM3803处理器的即插即用星载计算机系统,重点研究了通用驱动软件的实现,通过软硬件结合,实现了设备模块的功能自动识别和"即插即用"功能。文章将该方案与现有星载计算机系统进行了对比分析,结果表明:该系统的处理性能更高,具有较好的通用性和扩展性,能够进行模块级替换和产品化生产,并满足新一代星载计算机系统快速组装的需求。