卫星控制系统的三机容错计算机系统

本文讨论了容错计算机的三种容错结构,即D/S(双机变单机)、TMR/J(三模冗余变单机)、以及TMR/D/S(三模冗余变双机再变单机)结构。给出了三种容错结构的可靠性数学模型,对影响可靠性的诸多因素进行了讨论、比较,确定采用TMR/S方案。文中对TMR/S的硬件设置及容错管理程序做了简要介绍。对从事容错设计的工程技术人员有一定参考价值。     

基于SRAM的FPGA片上容错技术

针对基于SRAM的FPGA的结构特点，对三模冗余进行了改进，提高了可靠性。提出了一种有多个重构模块可以容忍多个故障的局部重构方法，阐述了其实现方法，并做了性能分析，运用此方法设计了自主研发项目中的遥测、遥控电路，并在美国Xilinx公司的Virtex系列FP-GA上演示了其实施过程。     

导航卫星的随机着色Petri网可靠性模型

导航卫星是全球卫星导航系统的重要组成部分,是实现导航任务的关键。国内外目前关于Petri网的研究大都集中在广域随机Petri网(GSPN)方面,鲜有利用着色Petri网分析评估系统可靠性的研究。本文利用随机着色Petri网(SCPN)建立导航卫星可靠性模型,既能够描述导航卫星信息流变化的处理过程,又能够体现组成部件的可靠性影响,克服了传统可靠性模型不能反映卫星运行的动态行为特性的不足。模型用于导航卫星的可用性分析评估。文中使用GPS可靠性数据对模型算例进行分析评估,仿真结果与GPS性能分析报告可用性数据相符,证明了模型的正确性。     

SRAM型FPGA的单粒子效应及TMR设计加固

宇宙空间中存在多种高能粒子,其辐射效应会严重威胁航天器中现场可编程门阵列（FieldProgrammable Gate Array,FPGA）器件工作的可靠性。文章研究了静态随机存储器型（Static Random AccessMemory,SRAM）FPGA中的单粒子翻转效应。理论计算表明,采用三模冗余（Triple Module Redundancy,TMR）设计方法可以有效缓解FPGA中的单粒子翻转问题。针对传统TMR设计方法的不足,提出了一种改进的TMR设计架构,并将该架构应用于某星载关键控制电路的设计中。文中的研究成果对SRAM型FPGA的空间应用有一定参考作用。     

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。     

基于高原型无人值守雷达的可靠性设计

针对高原无人值守雷达的特点和高原特殊环境以及任务可靠性要求,从冗余设计、可靠性设计、环境可性设计和设备可靠性设计技术上分析论述了无人值守雷达的可靠性设计思路和解决无人值守雷达系统可靠性设计的有效途径与方法,降低了雷达使用保障人员和费用需求,提高了系统效能。     

一种面向航天应用的高可靠FPGA设计架构研究

SRAM型FPGA广泛应用于航天领域,但在空间环境中容易发生单粒子翻转事件(SEU),影响系统正常功能。文章在分析以往SRAM型FPGA系统设计的不足后提出了一种采用三模冗余架构(TMR)并对FPGA配置区域进行刷新重载的解决方案,采用马尔可夫模型对该设计方案进行了可靠性评估和仿真。结果表明,采用该架构的FPGA设计具有较高的可靠性与安全性,可实现宇航用FPGA的长期稳定运行。     

嵌入式SRAM的一种高可靠性内建冗余分析策略研究

为有效提高嵌入式静态随机访问存储器（Static Random Access Memory, SRAM）的可靠性,进而确保整个航天电子系统的可靠运行,通过对嵌入式SRAM故障分布特点的分析,给出了一种改进的存储器架构。采用列块修复与行单元修复相配合的方法,并在此基础上提出了二维冗余模块存在故障的内建冗余分析( Built\|In Redundancy Analysis, BIRA)策略。该策略高效运用了设置的行修复寄存器与列修复寄存器,极大地提高了故障的修复率。通过64×8位的SRAM仿真实验验证了提出的内建冗余分析策略的可行性,有效确保了系统在冗余模块和主存储器都存在故障的情况下的高可靠运行。
     

串联系统可靠性严格置信下限的计算 IUMVE法

针对成败型单元串联系统可靠性经典法严格置信限理论迄今存在的困难,我们提出了成败型单元试验结果向量的改进型UMVE(IUMIVE)排序法,在本文中相应提出了IUMVE法求二、三单元串联系统可靠性严格置信下限的算法、程序和部分计算结果,基本上消除了原有四种排序法计算所存在的非正常点。     

混合不确定信息航天机构可靠性综合分析方法

为更加准确全面描述和分析航天机构的概率、非概率和模糊信息混杂模型的可靠性,提出非概率-模糊-概率信息统一的可靠性模型。在凸集非概率的基础上,结合模糊随机类信息,同时考虑机构系统的响应域落在失效域和不落在失效域两种情况下的可靠性度量。统一的可靠性模型运用基于凸集非概率模型、模糊割集方法和概率可靠度方法对非概率和模糊概率信息相容处理,然后对这两种情况分别进行可靠性分析。当系统的响应域落在失效域时,将统一模型中的区间信息用基于区间均匀分布的二阶拟合可靠性分析方法(SORM)进行分析,用蒙特卡罗仿真抽样方法计算统一模型的可靠度量化值。当系统的响应域不落在失效域时,将统一模型归一到凸集模型中,用凸集模型融合模糊和概率信息,并用HL-RF求解非概率可靠性指标。最后文章通过数值案例和某卫星天线双轴驱动机构的工程案例对提出的方法进行验证。     

SRAM型FPGA空间应用的抗单粒子翻转设计

SRAM型FPGA容易受到空间辐射环境引起的单粒子翻转(SEU)的影响,造成FPGA逻辑错误和功能中断,因此空间应用时必须对其进行抗单粒子翻转加固设计,提高其空间应用的可靠性。文章综述了几种FPGA抗单粒子翻转的设计方法,包括三模冗余设计、动态刷新设计和动态部分可重构设计等。利用构建的测试系统,验证以上多种FPGA抗单粒子翻转设计方法的工程可实施性。     

双模冗余网络服务器仲裁子系统设计

传统的双模冗余容错计算系统具有故障定位不准的致命缺点。本文在传统双模冗余系统的基础上设计了一个高可用的仲裁子系统进行故障定位。该子系统采用高可靠的三模表决的系统结构 ,采用非相似余度三总线进行子系统内部同步通信 ,并且应用SOC芯片和CPLD技术 ,采用热插拔的设计方案 ,从而保证子系统的可靠性和可用性     

基于ZigBee的无线传感器网络

提出一种基于Z igBee技术的无线传感器网络,该网络采用星型网络拓扑结构。为了降低每个传感器节点的功耗,同时延长传感器节点的寿命,采用STOP模式。在此模式下,传感器节点在低功率监测信道和定时周期性唤醒机制下工作,同时循环冗余校验CRC机制和加密算法的加入,更好地增加了系统的可靠性及安全性。     

提高红外仿真系统精度与可信度研究

为提高半实物仿真技术在便携式红外旋转导弹制导系统设计和研制中的应用效果。就提高红外系统仿真精度与可信度的理论与方法进行了研究。建立系统误差数学模型，分析主要误差源，并采取针对性措施。经与数字仿真和靶试结果比较，证实改进后的系统具有较高的精度和可信度，在某定型型号导弹导引头性能、制导系统关键技术研制以及故障诊断、复现中，发挥了重要作用。     

运载火箭多体动力学建模与仿真技术研究

针对新一代运载火箭结构动力学与控制系统耦合强烈、严重影响火箭的飞行稳定问题,提出一种基于多体动力学虚拟样机建模与仿真的方法,有效解决运载火箭姿态动力学模型地面难以验证的困难.首先阐述了在运载火箭姿态动力学分析中应用多体虚拟样机的基本思路;然后对多体动力学模型与传统火箭姿态动力学模型在建模原理上的差异进行分析,指出引入多...     

欠驱动航天器飞轮控制方法

针对应用任意剪刀对构型飞轮群的欠驱动刚体航天器姿态控制问题,将飞轮群与航天器看作整体系统进行建模,从整体系统可控性角度分析采用传统模型进行控制系统设计存在的局限性。随后通过对飞轮群角动量集合描述,得出航天器姿态可机动集合。由于飞轮群构型的任意性及航天器的欠驱动特性,导致具有初始角动量的整体系统难以针对系统状态方程采用Lyapunov函数方法进行状态反馈控制器设计,同时为了保证存在外扰动力矩的航天器姿态机动精度,采用非线性预测控制方法实现系统的反馈控制。所提控制算法实现了任意飞轮群剪刀对构型、飞轮群角动量非饱和条件下,任意系统初始角动量欠驱动航天器在姿态可机动集合中的机动控制。仿真结果表明,系统具有良好的控制性能及精度。     

实时双机系统的可靠性仿真

可靠性数字仿真是可靠性研究的一个重要方向，也是可靠性分析所必不可少的手段与方法。本文在给出实时双机系统理论模型基础上，建立了实时双机系统的可靠性仿真模型，并将仿真结果与理论结果进行比较，得出了许多有益的结论。