硬X射线调制望远镜卫星1553B总线芯片RAM故障容错设计

针对硬X射线调制望远镜(HXMT)卫星总线控制器(BC)端和远程终端(RT)1553B总线芯片的使用特点,提出了一种针对性的容错设计。通过上注指令,触发计算机检测总线芯片随机存取存储器(RAM)区故障范围,并根据故障情况,使用RAM备份区域替换故障区域,从而使故障芯片恢复正常。在HXMT卫星及后续遥感卫星中,对此方法进行了软件实现和验证,结果表明:该方法可灵活便捷地处理多种总线芯片RAM区故障,避免了采用传统在轨维护方法给整星安全带来的风险。     

高分三号卫星中央单元多分区引导的设计与验证

针对某遥感卫星静态随机存取存储器(SRAM)芯片故障导致中央单元(CTU)主机无法启动的问题,高分三号(GF-3)卫星数管CTU软件设计了一种静态随机存取存储器(SRAM)芯片故障模式下的多分区引导方法。通过在可编程只读存储器(PROM)中增加一个应急故障处理软件分区,在SRAM芯片部分故障情况下,CTU软件能够从正常CTU软件分区跳转到应急故障处理软件分区,并引导CTU软件进入应急故障处理模式。在该模式下执行SRAM芯片故障检测和正常CTU软件在轨注入,使CTU使用SRAM芯片无故障区域运行正常CTU软件。在GF-3卫星中,对该方法进行了软件实现和验证,结果表明:此方法可在中央处理单元SRAM芯片部分故障情况下,提供一种挽救方案,从而避免采取单一的切换备机处理措施导致CTU主机彻底不能使用的问题,提高了数管分系统的可靠性。     

快响应航天器模块化总线优化设计的建模

建立快速响应航天器模块化总线系统需要考虑许多因素,分析了影响快速响应航天器总线设计的主要因素（模块和集成子系统组合方案、快速响应系统的测试策略、快速响应航天器的有效载荷的质量、体积与功率有效率指标以及成本、总收入等经济指标）以及这些因素所影响的系统的响应时间、可靠性之间的关系,对其建立了数学模型。根据快速响应航天器总线的要求,建立了求解最优总线设计的优化方程,可以通过求解最优方程直接得到最优的快速响应航天器的设计。仿真实验表明提出的总线设计建模方法对设计可靠的、快速响应的、标准化总线及优化投资有重要意义。
     

基于时间同步的1553B总线通信协议设计

MIL-STD-1553B总线控制器(BC)端应用程序操作总线控制芯片,在传统卫星中,每次通信发起后处理器都需等待,直到本次通信结束,以解决通信冲突问题,严重制约了对1553B总线的带宽利用。文章在对传统星载数据总线系统分析基础上,开发了一种基于时间同步的1553B总线通信协议,后台进程根据时间同步信号,统一对总线应用进行规划和操作,在此基础上,进一步设计了BC到RT端和RT到BC端两个通信握手协议。最后,通过试验进行了验证,经过数据分析表明:这种协议设计解决了通信冲突,大幅度提高总线带宽利用率;同时由于通信握手协议与具体的通信数据内容无关,便于构件化实现,从而提升了卫星数管软件的通用化和可靠性。     

一种分布式航天器综合电子系统设计

以综合电子系统层次模型为基础,提出并实现了一种分布式航天器综合电子系统设计方案。该方案以标准通用硬件模块、ASIC芯片、分层总线体系结构和空间通信协议体系作为基本的技术支撑,采用分布式的协同和并行处理,既可以提升信息网络服务能力和信息计算处理能力,也可以实现硬件模块和资源的共享及任务迁移和系统重构。在航天器上的应用表明:此方案可有效提升综合电子系统的运行效率及任务处理能力,增强综合电子系统对故障的容忍和处理能力,也能够显著提高综合电子系统的研制效率和产品化程度,使综合电子系统为构建高可靠、智能化的航天器提供所需的技术保障。     

基于PCI的1553B总线接口卡的设计与实现

对 PCI局部总线与其他计算机局部总线进行了性能分析和比较 ;介绍了围绕 15 5 3B总线协议芯片设计基于 PCI的 15 5 3B总线接口卡的一些关键技术 :应用 PCI协议接口芯片实现PCI总线和本地的 15 5 3B总线之间的桥接 ,对 15 5 3B总线接口卡的软件接口进行配置等 ;并对15 5 3B总线接口卡与其配套软件之间的数据流和控制流进行了说明。     

1553B总线应用层协议可靠性机制设计方法

1553B总线协议标准只规定了链路层可靠性机制,缺少应用层面的可靠性指导,而航天器上应用的可靠性设计不严谨易导致总线通讯故障。根据目前多种航天型号的实践基础,提出一套针对总线应用层协议的总线通讯可靠性设计方法。应用层可靠性设计方法制定了总线通讯分类隔离、分时通讯控制、中断响应机制、矢量请求握手机制、通讯实时性策略、数据检错纠错反馈机制等可靠性规范,力图对航天器1553B总线通讯的应用层进行全面的可靠性设计,弥补总线链路层可靠性机制的不足,为航天器总线应用时的可靠性设计提供参考,满足1553B总线通讯实时性、隔离性、信息反馈等可靠性要求。     

无消息间隔约束的1553B总线通信软件设计方法

介绍1553B总线通信软件常用的消息处理方式，提出一种BC软件采用无间隔的消息序列方式批量处理各类总线消息和通过矢量字握手采集RT数据的设计方法，减少BC软件设计约束，提高总线消息处理效率。针对消息间隔过短导致RT软件丢消息的风险，采取中断轮询消息堆栈和循环缓冲接收数据相结合的处理方式，实现了RT软件对接收任意间隔消息的正确处理。分析及测试结果表明:改进后的BC软件设计方式无消息间隔约束，提高了总线消息处理效率和设计通用性，而且避免了RT软件丢消息隐患，提升了总线通信的可靠性。     

1553B总线控制系统时间同步设计

高准确度的时间同步是实时性现场总线控制系统正确运行的基础.本文介绍了几种现场总线系统软硬件时间同步机制,针对1553B总线控制系统,通过深入分析总线协议芯片的工作时序,利用芯片内部的时标寄存器,采用软件补偿的方法,设计了一种准确度与软件和网络延迟无关的高准确度、低通讯开销的软件时间同步机制.试验表明,这种同步机制准确度可达到μs数量级.     

基于分离策略的航天器多故障模式诊断方法

针对定性模型诊断方法在处理多故障模式复杂系统时计算量大,不能满足航天器自主诊断实时性要求的问题,提出了新的诊断方法。为了减小冲突识别的实时计算规模,引入冲突识别的分离策略,提出了解析冗余计算方法。扩展了候选产生算法,先识别可能的异常部件,再通过冲突环境对异常部件的故障类型进行确定,在实现多故障模式系统故障诊断的同时,缩小了匹配空间。以某卫星一次电源系统为例,通过与现有算法进行对比,验证了本文的方法能够有效地减小诊断的规模,提高诊断效率,满足航天器自主诊断的需求。