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。     

一种航天测控系统可靠性定量化计算方法

航天测控系统具有动态性、复杂性、可维修性、阶段间相关性等显著特征,作为航天器安全在轨运行的重要保障,其可靠性至关重要。针对航天测控系统可靠性精确计算的难点,提出了综合马尔可夫（Markov）模型和全概率思想的复杂、动态系统可靠性定量化计算方法,给出了计算流程。按照系统的动态组成特性,将任务进程划分为多个阶段,阶段内参试状态不变,不同阶段之间参试状态不同。借鉴Markov模型描述阶段内状态转移过程,通过求解Kolmogorov后向方程得到本阶段结束时的状态概率,利用全概率思想实现阶段间状态映射,体现阶段间的依赖性,依次对各阶段求解获取整个任务可靠性,具有求解准确度高、结果可信度高等特点。最后给出算例,通过与蒙特卡洛仿真结果的比对校验Markov方法的准确性。     

一种基于多处理器的星载计算机抗辐射加固设计方案

采用4DSP+FPGA结构方案,在满足系统高可靠性的前提下,运行一种3+1的工作模式,针对备份DSP提出一种可选的轮转切换方案,利用预读节省DSP进行数据读取的时间,实现星载计算机的抗辐射加固设计与高性能设计的平衡。     

一种新的星载自动识别系统检测概率计算方法

针对现有星载AIS检测概率计算方法没有考虑不同解调算法对检测结果影响的问题,提出了一种基于泊松分布船舶检测模型的星载AIS检测概率计算方法。该方法首先计算混叠信号功率差和频差的联合概率分布,以及算法的解调概率,进而将两者相结合得到表征算法能力的关键参数,代入AIS检测概率模型进行计算,可使得原有模型具有适应不同解调算法的能力。仿真表明该方法可有效应用于实际工程的评估,对星载AIS的系统设计有重要的参考价值。     

基于Markov链的FSM容软错误设计

随着深亚微米工艺的广泛应用,持续攀升的软错误率对宇航设备的电路可靠性造成了极大影响。针对现有冗余防护技术面积开销大的不足,将概率统计的思想运用到有限状态机（FSM）的软容错设计上,提出了选择部分状态冗余的容错方法。在Markov链模型的基础上,计算出各状态概率,从而为状态冗余提供依据。与未经选择状态冗余的电路相比,以平均增加14.9%的面积开销为代价,这种电路可屏蔽87.6%的时序逻辑单翻转（SEU）。
     

一种基于VxWorks的星载计算机软件故障注入方法研究

给出了一种基于VxWorks的模拟单粒子效应的软件故障注入方法.该方法基于航天领域常用的多任务实时操作系统VxWorks,通过软件注入故障来模拟空间辐射环境引发的星载计算机硬件的单粒子事件.对软件故障注入的流程进行了详细说明,并在硬件开发平台上进行了验证.实验测试结果表明,该方法能够有效地对星载系统可靠性进行评测,并且具有操作简便、对目标系统影响小,不会对目标系统造成损伤等优点.     

一种基于FPGA的星载电源控制方案设计

星载蓄电池不断发展,对蓄电池的控制管理方式提出了更高的要求。一种新型电源管理的设计方案,以单片微处理器系统为核心,利用反熔丝FPGA （可编程阵列逻辑）芯片,与CPU （中央处理器）之间采用协同处理、集中控制的方式,从硬件架构、软件通信协议和管理策略上保证了对电源系统控制的高度可靠性,实现对星载蓄电池有效、灵活的管理与保护。     

一种面向节能的星载实时任务动态调度算法研究

星载嵌入式操作系统性能和任务能耗之间的平衡非常重要,采用合理的处理器和电压分配策略是一个重要手段。提出一系列基于计算概率的建模方法,用来解决星载实时嵌入式系统中对于具有数据依赖的非周期性任务的处理器和电压分配相关问题,并且能够确保所有的任务都能在时间约束下执行。首先设计一个处理器调度算法,将任务的有向无环图(DAG)映射到一组可变电压处理器上,然后使用动态编程算法为每个任务分配合适的电压。通过带有重启的局部搜索策略从候选解集中获取最优解,以解决局部最优陷阱问题。通过实验说明,所提出的算法与其他算法相比,在所有时间约束下具有更好的能效。     

用噪声模型估计星载SAR的多普勒质心

本文提出了采用噪声模型的谱分析来估计合成孔径雷达的多普勒质心的方法，并用Ｓｅａｓａｔ－Ａ回波数据对该方法与传统方法的估计性能进行了比较。     

星载SAR的信号模型与性能分析

阐述星载合成孔径雷达（ＳＡＲ）信号的数学模型，涉及点目标和扩展目标的回波响应函数的一维和二维表示，以及目标场的重构问题。进一步分析了回波信号的多普勒特性，给出了严格的和近似的表示式。对星载ＳＡＲ系统的性能，主要是对分辨率和覆盖特性进行了定量分析，给出了具有速度比值修正的计算公式，对模糊性问题也有所涉及。     

基于马尔科夫再生过程分析阶段任务系统的可靠性

分析阶段任务系统（PMS）的可靠性是一项重要的工作。为了方便分析大部分已有的分析方法都假设阶段持续时间是确定的或者阶段内过程是齐次马尔科夫过程，这些方法不能够分析实际存在的大量一般的PMS。为此本文研究具有随机分布的阶段持续时间和阶段内过程是马尔科夫再生过程（MRGP）的一般PMS的可靠性分析。由于引入MRGP，一般PMS的阶段内活动可以是指数，确定或者其他一般分布。本文首先给出了一个实际有效的5元组模型框架来刻画该类PMS的动态行为，然后利用已有的MRGP分析方法，说明了阶段内条件瞬时状态占有概率矩阵的计算方法。为了避免为整个PMS构造一个巨大的MRGP，在假设阶段边界允许记忆丢失的条件下，本文给出了一个系统可靠性的有效计算方法，该计算方法是两步的分治方法，首先对每个阶段内的MRGP进行分析，然后利用分析结果通过矩阵乘获得系统的可靠度。通过本文给出的方法可以有效的分析一般PMS的可靠性。     

基于三机冷备份的遥感器计算机系统冗余设计

文章对当前比较流行的计算机冗余模型进行了分析和比较，制定出了三机冷备份的冗余计算机结构，并对关键电路进行了设计。     

基于三机冷备份的遥感器计算机系统冗余设计

文章对当前比较流行的计算机冗余模型进行了分析和比较,制定出了三机冷备份的冗余计算机结构,并对关键电路进行了设计。     

复杂网络可靠性数字仿真

讨论了复杂网络可靠性数字仿真方法，研究了网络中判断通路的算法，给出了数字仿真的程序框图。数字仿真比常规方法有更多优点。必将得到广泛的应用。     

动态系统模糊马尔可夫建模方法研究

着重讨论基于模糊马尔可夫模型动态系统建模方法 ,研究的问题是用模糊马尔可夫模型 ,根据系统实际输入—输出 ,获得线性和非线性随机动态系统非参数建模的新方法 ,最后 ,给出了随机动态系统仿真的应用实例     

基于六自由度模型的弹载计算机闭环仿真系统研究

提出了基于导弹六自由度模型,将弹载计算机置于导弹闭环仿真回路,从而构成对弹载计算机进行考核的半实物仿真方法。通过建立导弹六自由度模型,在分析弹载计算机信号接口和软件特点的基础上,对弹载计算机闭环仿真系统的硬件组成和工作原理进行了论述。通过采用高性能的仿真计算机、实时积分算法、智能化接口设备和基于PCI总线的数据通讯方式几个方面,保证了半实物仿真的实时性。     

基于Bayes方法的某武器系统可靠性综合评估

根据武器系统现场可靠性试验数据少而研制过程中分系统可靠性试验数据较易得的情况,提出了一种基于Bayes方法对某武器系统进行可靠性评估的方法。将研制过程中分系统的可靠性试验数据融合为系统可靠性评估的先验信息,以提高用于评估的信息量。方法对复杂大系统以及高可靠性系统的可靠性评估有一定的参考价值。     

重构双机系统的可靠性分析

采用Markov过程，分别建立了容错双机系统和重构双机系统的可靠性模型，并着重研究了重构双机系统的重组时间对系统可靠性的影响。研究结果表明：重构双机系统的可靠性优于容错双机系统；在一般情况下（δ＞1），可以忽略重组时间对双机系统可靠性的影响，从而可以简化重构系统的可靠性模型。     

基于证据理论的航天产品的非参数可靠性评估方法

针对新型航天产品的特点,提出了一种基于Dempster-Shafer证据理论(DST)的非参数可靠性评估方法.首先利用样本数据构建分布函数的概率上下限,然后将其转化为证据理论框架下的基本信度分配(BBA),最后在可转移信度模型(TBM)下将其转换为一种概率度量,可据此对产品的寿命特征进行评估.文中的数值例子,表明了本文提出的方法在新型航天产品的可靠性评估中是简洁有效的.