飞行控制软件可靠性设计探讨

控制系统飞行软件 (飞行控制软件 )是关系到弹箭飞行成败的关键部分 ,本文从一些实例出发对如何提高飞行控制软件设计的可靠性做了探讨。     

双CPU环境下飞行控制软件的设计

本文介绍运载火箭飞行控制软件在双ＣＰＵ冗余硬件配置下的可靠性设计和可靠性指标分配的方法。文中提到的部分技术经过了实验的检验，证明是可行的     

基于SPARC与RTEMS的飞行控制软件开发技术

实时多任务操作系统的引入改变了传统飞行控制软件开发模式.本文结合RTEMS实时多任务系统部分源代码,深入剖析了该系统的任务管理、任务调度机制、SPARC寄存器窗口管理、中断管理、RTEMS系统初始化及系统配置等关键技术.并结合某型号开发经验,给出飞行控制软件的系统建模、任务划分、任务调度等开发过程.该过程为提高飞行控制软件的实时性、安全性和可靠性提供了很好的保障.     

运载火箭飞行控制软件可重用架构设计方法研究

面对运载火箭飞行控制软件规模和复杂程度急剧增加、研制周期越来越短的现状,如何运用新的软件开发模式替换传统的研制模式,来提高飞行控制软件的研制效率已成为当前的研究重点。应用可重用软件开发技术能够有效提高软件研制效率,对提高运载火箭飞行控制软件的设计质量和缩短研制周期具有重要的意义。本文基于可重用软件开发技术在需求分析、概要设计和详细设计阶段的具体内容,提出了一种运载火箭飞行控制软件可重用架构设计方法,从而用于提高设计效率,降低维护成本,对运载火箭飞行控制软件研制具有较强的应用价值。     

SFMEA方法在飞行控制软件中的应用

为提高飞行控制软件的安全性,分析了飞行控制软件的安全性薄弱环节,探讨了影响飞行控制软件安全性的隐患。简要阐述了软件失效模式、影响(SFMEA)方法,给出软件失效模式分类的方法以及飞行控制软件常见的失效模式,给出适用于航天飞行控制软件的软件危害性等级,结合某型号飞行控制软件进行了SFMEA方法的尝试性应用,分析了软件失效的局部影响和最终影响,形成了52个SFMEA的分析表格,总结了302个飞行控制软件的失效模式,发现了部分安全性薄弱环节,并提出了相应的改进措施,结果表明,SFMEA方法对提高飞行控制软件的安全性有一定的工程价值。     

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。     

控制系统飞行控制软件重用技术研究

探讨了航天型号控制系统飞行控制软件的重用技术。结合航天型号控制系统飞行控制软件的研制现状,针对现行软件开发过程中存在的问题,按照代码重用、任务重用以及代码自动生成的思路阐述了飞行控制软件的重用应用。     

中国航天运输系统智能飞行技术发展展望

针对在产品可靠性极限基础上进一步提升航天运输系统飞行可靠性的问题，提出突破应用智能飞行技术以支撑航天运输系统更高质量发展的技术途径。为此总结划分了世界航天运输系统智能飞行技术发展的四个阶段，对标国际智能飞行技术先进水平分析了发展差距。据此制定中国航天运输系统智能飞行技术发展架构，构建了由“感知与监测-评估与决策-执行与处置”组成的功能层，明确了相应关键技术，分析了智能飞行技术对顶层总体设计准则和流程影响。最后对中国智能飞行技术发展进行了展望。     

基于MCF5235无人机飞行控制系统设计与实现

为了满足无人机飞行控制系统向高精度和小型化方向发展的需要,以高性能的32位微处理器MCF5235为核心,搭建了高性能的数字式无人机飞行控制系统;并根据无人机飞行控制系统的控制原理和控制策略,进行了飞行控制软件的功能模块和任务划分,着重分析了嵌入式Linux实时操作系统下主函数的任务调度机制。MCF5235以它的高集成度、低功耗和强大的处理能力提高了系统的可靠性,减少了系统的体积;尤其是嵌入式Linux的使用,进一步提高了系统的可靠性,增强了系统的实时性。     

运载火箭飞行控制软件的多任务设计方法

为适应新一代运载火箭电气设备数字化、智能化的发展，提出了基于嵌入式实时操作系统的飞行控制软件多任务设计方法。设计了飞行控制、数据管理、精确关机等任务，根据实时性要求设置了相应任务的优先级；设计了飞行控制任务在三冗余处理器中一致性运算的机制；提出了控制周期内多任务共用临界资源的约束性要求作为冗余同步运行的余量指标。本文设计的多任务已在新一代中型运载火箭飞行试验中得到验证。     

利用地月间空间站的载人登月飞行模式分析

为提高空间站利用率,降低载人登月任务成本,有效开发地月空间,研究了基于地月空间不同轨道空间站的载人登月飞行模式。首先对比直接往返登月飞行模式,对基于空间站的载人登月飞行模式进行任务分析,通过空间站将载人登月任务解耦为载人天地往返任务和登月任务两部分;其次通过轨道设计和稳定性分析提出考虑登月任务需求的地月间空间站可运行轨道和停泊点;最后建立一套飞行模式评价模型,从速度增量需求、飞行时间、空间环境、登月任务窗口、测控条件、交会对接技术难度、后续任务支持性和任务可靠性方面对6种不同位置空间站的登月飞行模式进行分析和定量评价。评价结果表明基于L2点Halo轨道空间站的载人登月飞行模式为更优飞行模式。     

1553B总线消息解析方法研究和应用

飞行器系统改进采用1553B总线,大大减少了飞行器上设备及电缆数量,增加了信号可靠性,也简化了飞行试验测试流程。介绍几种常见1553B总线数据的架构特点,分析架构特点对总线消息解析方法的具体要求和影响,提出并实现了基于总线数据架构特点的三步走消息解析方法。方法已多次应用于飞行试验数据处理中,效果良好,对其它新型飞行器1553B总线数据处理具有借鉴意义。通过多次消息解析实践发现,架构格式设计影响着解析消息结果的准确性和完整性,因此建议架构设计更规范统一。     

计数型航天传感器的可靠性鉴定

可靠性鉴定是产品设计鉴定项目之一。航天传感器可靠性要求高，因而可靠性鉴定十分必要。文中首先分析发射与飞行可靠性指标分开给出，对可靠性鉴定试验的经济性可行性。然后就计数型（成败型）传感器阐述处理方法，论述几种理论分布的关系，着重介绍二项分布、指数分布和威布尔分布的可靠性鉴定方案，并列出求取传感器分布规律的方法，以利缩短可靠性鉴定试验的时间，降低费用。     

一种行波管放大器测试软件的设计与实现

为解决现有自动测试系统通用性较差的问题，设计了一种基于三层架构的行波管放大器测试软件。软件采用表示层、业务逻辑层和数据访问层的三层架构模型。表示层用来输入产品信息和测试的数据展示，利用Matplotlib第三方依赖库实现测试数据的可视化分析；逻辑业务层实现测试项目的具体实现过程；数据访问层完成对所有仪器的控制和访问。系统的三层架构体现了“高内聚、低耦合”特性，结构清晰，可扩展性强，容易适应需求变化，方便快捷的扩展新的测试项目和新的测试仪器，提高了测试系统开发效率；软件已完成多个卫星型号的200余台行波管放大器测试，节省了30%测试时间，显著提高测试效率。     

工作流技术在卫星地面系统的应用分析与设计

调研了国内外工作流技术,结合其发展过程与现状,分析和论证了工作流技术在卫星地面系统运行控制软件中应用的可行性,从运行控制软件需求的角度提出了一种轻量级的、具有针对性的工作流引擎的设计方案并进行验证,为后续项目开发提供了一种新的思路与方法.     

指挥控制软件质量模型与质量评价

在明确指挥控制软件质量及度量模型的基础上．本文对指挥控制软件质量评价的需求确立、规定、设计、执行及反馈等过程进行了具体阐述，并给出指挥控制软件质量评价实例；本文有助于指挥控制软件与系统的质量目标评价与设计改进分析。     

反舰导弹飞行可靠性验前信息分析与综合

本文从反舰导弹飞行可靠性试验与鉴定的需要出发，分析了验前信息的获取、飞行可靠性数据折算和系统综合等方法。特别提出了导弹飞行过程的分段平均失效率分析方法，是进行飞行可靠性数据统计分析的一种合理近似。     

基于代码自动生成的计算机辅助系统设计与实现

主要探讨航天型号中的时序控制软件的辅助生成,结合航天型号时序控制软件的研制现状,针对现行软件研制过程中存在的问题,设计实现基于自动生成的计算机辅助系统,代替人工生成模式,切实提高航天工程中软件的研发效率和可靠性。     

通信卫星系统潜在故障识别与应对方法

针对新一代高集成度、高复杂度通信卫星系统应用背景，以通信卫星平台长寿命、高可靠设计需求为牵引，提出一种基于系统理论事故模型与过程（STAMP）的系统级潜在故障识别与分析方法，在总体设计早期即提出对卫星平台各分系统的可靠性设计需求。以某地球同步轨道（GEO）通信卫星为例介绍该方法，通过构建系统控制逻辑架构自上至下地分析潜在的不安全控制过程，通过检查控制与反馈回路的各环节确定故障发生场景，提出对控制过程的约束条件以消除或降低故障发生的可能，最终形成有针对性的分系统可靠性设计需求。     

适用于航天软件开发的可靠性度量

介绍了软件可靠性和软件度量的概念 ,阐述了航天控制软件的特点 ,提出了可靠性度量的选择准则 ,推荐了 14种适用于航天控制软件的可靠性度量