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。     

航天器自主故障诊断技术研究进展

阐述了航天器自主故障诊断的必要性、特点和主要挑战.将自主故障诊断技术分为基于解析模型的方法、基于信号处理的方法和基于知识的方法三类,重点归纳民近年来国内外航天器自主故障诊断技术的最新研究进展和存在的主要问题,总结了国内航天器自主故障诊断技术在实际项目中应用的现状,最后展望了航天器自主故障诊断技术未来的发展方向.     

商用FPGA器件的单粒子效应模拟实验研究

描述了商用Xilinx Virtex\|II Pro器件的重离子辐射实验,以评估器件的单粒子翻转(SEU)特性并检验测试方法的有效性。针对器件不同的功能模块设计不同的实验方案,分别测试了FPGA配置信息,内嵌PowerPC处理器和RocketIO Gbit收发器的单粒子翻转截面,并对观察到的错误进行分析与分类。实验同时表明配置信息的周期刷新和三模冗余设计是减轻单粒子效应的有效方法。
     

星载高速海量存储系统的并行RS纠错方法

针对在使用新型商用存储器构建航天器海量存储系统的过程中,高速、海量数据传输与SEU导致的数据错误之间的矛盾,提出了1种新的存储数据校验方法--并行RS纠错来解决这个矛盾.该方法采用并行Rs编解码电路取代传统的基于移位寄存器的串行电路,可在1个时钟周期内完成编、解码运算,纠正SEU引起的单字节错误.在75MHz的时钟频率下达到4.8Gbps的传输速度,满足高速海量存储系统的要求.     

星载计算机可靠性和低功耗的均衡优化研究

目前对星载计算机的研究主要集中在可靠性上,一直没有重视功耗问题,高可靠和低功耗已经成为高可信系统设计中面临的主要挑战。针对这一需求,研究了星载计算机系统设计中可靠性和功耗的协同优化问题,构建了组合使用动态可靠性管理,动态功耗管理,以及动态电压和频率调整的协同均衡优化整数规划模型,然后提出低功耗任务调度,可靠性约束的动态电压调整以及算法的求精的三步启发式求解算法。并对不同的方案进行了仿真验证,在保证系统的可靠性需求的前提下,平均功耗比单独采用动态功耗管理或者动态电压和频率调整降低了9%~21%。
     

卫星自主故障诊断专家系统中知识库的设计

针对星栽计算机的计算资源和存储资源的特点,提出了一种卫星自主故障诊断专家系统中知识库的设计方案.该知识库采用故障Petri网模型表示知识,用库所表示部件或系统的状态,变迁表示故障的繁衍和传播.为了保证知识的一致与正确,还提出了知识库各种冗余规则的校验算法.采用C/C++语言和面向对象的方法实现了该知识库,实际测试表明,能够满足卫星自主故障诊断专家系统对知识库的需求.     

以载荷为中心的暗物质探测卫星机电热一体化设计

暗物质粒子探测卫星是中国第一颗空间高能探测卫星,用于实现5GeV~10TeV大动态范围高能宇宙线（电子、正电子、伽马射线等）能谱测量.卫星有效载荷包括BGO量能器、硅阵列探测器、塑闪阵列探测器和中子探测器,是目前中国发射的载荷比最大的卫星.本文介绍了卫星相关技术方案,包括技术指标、轨道方案、工作模式及系统组成等,突出了其以载荷为中心的机电热一体化设计特点.      

基于知识图谱的遥感图像检索定位方法

为了快速、准确地在海量遥感图像库中检索出所需的遥感图像资源，提出了一种基于知识图谱的遥感图像检索定位方法。为了充分利用遥感图像中所蕴含的地理语义信息，方法中使用知识图谱节点代表遥感图像，根据图像间的相似程度和地理位置在节点间建立关系。通过知识图谱缩小图像检索空间，加快检索速度，准确地定位遥感图像所示区域的地理信息，并返回最相似的图像。将此方法应用于卫星自主导航领域中，与传统的线性检索相比，图像检索的时间缩短了50%，准确率也得到提高。