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。     

基于故障注入技术的航天器系统级软件测试方法研究

针对航天器系统级软件故障模式测试特点及难点,对故障注入技术在航天器系统级软件测试的工程应用进行经验总结。详细说明了系统级软件故障模式测试的基本原理,从应用对象的角度出发将故障注入技术进行合理分类,提出了3种适用于航天器系统级故障注入技术。根据现有工程实践经验,结合系统级故障模式测试设计理论,对系统级故障注入技术从实现原理、地面系统连接方式、故障注入与系统响应时序关系等方面进行了研究,并在此基础上提出了航天器系统级星载软件故障模式测试验证的具体应用方法、适用场景及优缺点,可为航天器系统级电测中的软件测试设计提供参考。     

基于信息流的星载软件需求分析方法

针对星载软件数量多且设计分散,各自承担不同的信息处理任务,难以进行有效的总体软件需求分析的问题,文章提出一种基于信息流的软件需求分析方法,以系统级信息流设计为核心,首先进行信息流构架设计,明确卫星上各级总线架构;其次确定星上接口类型、数据传输协议等,并形成整星软件信息接口关系;最后根据信息流分解的结果,确定软件配置项的需求。此方法已在通信卫星领域中实际使用,结果表明它可以有效地制定星上处理规则,优化软件设计流程,增强软件设计的完备性和健壮性。     

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。     

一种用于检测自动测试系统故障冗余机制的故障注入方法的研究与应用

鉴于自动测试系统研究中缺乏确认其故障冗余属性的手段,提出一种基于对比策略的故障注入系统。系统采用硬件注入和软件仿真相结合的方法实现,故障注入由专门研制的电压信号发生器、电流信号发生器、后驱动电路完成,自动测试系统的正常运行通过软件仿真完成。实验结果表明利用该系统能发现自动测试系统的软件缺陷,并能对其故障冗余属性进行确认。     

基于1553B总线的星载嵌入式软件在轨升级方法

针对星载嵌入式软件在轨升级难的问题,提出了基于1553B总线的星载嵌入式软件在轨(线)升级方法。通过1553B总线接收升级程序、固化程序和升级程序分区独立存储、启动程序和应用程序互相配合的方式,实现软件升级、部分传输异常时补丁升级及升级异常情况下的版本回退。在某星载固态存储设备上对方法进行了试验验证,结果表明,方法可对星载固态存储设备的软件进行在轨(线)升级,升级程序异常情况下可通过设备开关电自动回退版本,部分出错时上注补丁量少,提高了星载嵌入式软件测试维护和在轨维护的效率和可靠性。     

星载软件重用技术研究

介绍了软件重用技术、意义和实现途径,讨论了星载软件重用技术的形式,分析了影响星载软件可重用性的主要因素,并根据星载实时嵌入式系统特点,提出了基于标准化硬件和通信协议的层次框架软件重用方法。研究认为基于层次框架的星载软件可重用技术能提高效率、降低成本,同时也提高星载软件可靠性和安全性。     

星载软件可靠性设计方法

分析了星载软件及其可靠性的特点，针对空间环境对星载软件的影响，提出了软件工程化、模块化和容错设计、遥测遥控处理，以及异常检查等提高软件可靠性的设计措施，并说明了软件测试对提高可靠性的重要性。     

基于偏差信息的星载计算机系统负载平衡算法的研究

相邻结点负载平衡算法具有计算简单、额外开销小的优点。但由于采用局部的观点平衡负载，限制了结点信息得到的范围，使得系统在某种情况下达不到全局平衡，本文提出了基于偏差信息的星载计算机系统负载平衡算法，它改变了结点传递的实际负载信息，使修改后的负载信息能体现出结点及其周边结点的负载形势，以此弥补了相邻结点负载平衡算法的不足，并将其应用在星载计算机系统上，首先，介绍了相邻结点负载平衡算法及其存在的不足；其次，描述了基于偏差信息的星载计算机系统负载平衡算法，最后，通过仿真实验，给出了这种算法同其它几种负载平衡算法的比较，并证明了它的正确性与可行性。     

基于1553B和SpaceWire组合网络的星载数据管理软件设计

为同时满足对于星务管理数据和高速载荷数据的传输要求,国内外的飞行器趋于使用1553B和SpaceWire组合网络来进行星上数据传输.复杂而灵活的数据传输要求使得卫星数据流设计中引入了大量标准协议,同时大大增加了星载数据管理软件的复杂度.对一种基于1553B和SpaceWire组合网络的星载数据管理软件的协议体系进行了介...     

航天器控制应用的星载计算机技术

介绍了中国研制的用于近地轨道、太阳同步轨道和地球同步轨道航天器的几种主要星载容错计算机的功能和主要特点以及它们的容错结构,并简述了星载控制计算机的发展趋势。     

Gas Path Fault Tolerant Control of Aero-Engine Based on On-Board Model

A fault tolerant control method is proposed in this paper for a turbofan engine gas path degradation through the full flight envelope.A Quantum-behaved Particle...     

一种星载计算机操作系统容错引导算法研究

将软件冗余备份与SPARC V8构架芯片EDAC相结合,提出了一种新型星载计算机操作系统容错引导算法。该算法首先在EEPROM中备份三份操作系统文件,星载机上电或复位后,利用硬件EDAC功能对引导的操作系统文件进行错误检测及纠错,当检测主操作系统文件错误并且无法纠错时,则屏蔽错误操作系统文件自动引导备份操作系统文件,星载机仍可正常启动。与目前采用的硬件编码容错技术及软件冗余容错算法相比,该算法在有效降低硬件成本和软件消耗的同时,实现了对操作系统文件的检错纠错及错误屏蔽功能,提高了操作系统数据的可靠性。该算法可以为星载机容错设计提供参考。     

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%。
     

皮卫星星载计算机存储模块的容错结构设计

空间单粒子翻转现象对航天飞行器中电子设备特别是静态存储器的可靠性具有重大影响,而 星载计算机的可靠运行在很大程度上依赖于系统中存储模块的可靠设计。就皮卫星星载计算 机存储模块的可靠性及提高其可靠性应采取的技术进行了论述,提出了使用汉明纠错码作为 星载计算机存储模块的容错控制策略,并简要描述了存储模块的硬件结构。该设计具有可靠 性高、兼容性强等特点,使皮卫星满足体积小、重量轻、功耗低等工程应用要求。     

星载设备测试计算机软件的设计与实现

给出我国在研的某型星载设备测试计算机软件的设计思想和方法,重点阐述以分层的思想进行软件总体设计以及各层的具体实现过程,并探讨关于测试数据的存储、MSComm控件的实时通信能力和实时数据的动态显示问题。实用结果表明设计方案有效。     

基于图像分形的故障特征提取方法

提出了一种图像分形的故障特征提取方法。介绍了分形维数的理论计算公式,分析了计盒维数的计算方法。对现场测试的柴油机爆燃阶段振动信号波形图像和切片Wigner高阶矩谱图像进行了分形维数计算。研究结果表明柴油机缸套活塞不同磨损状态的分形维数差异明显,能够表征不同状态的特征参数。     

基于图像分形的故障特征提取方法

提出了一种图像分形的故障特征提取方法。介绍了分形维数的理论计算公式,分析了计盒维数的计算方法。对现场测试的柴油机爆燃阶段振动信号波形图像和切片Wigner高阶矩谱图像进行了分形维数计算。研究结果表明柴油机缸套活塞不同磨损状态的分形维数差异明显,能够表征不同状态的特征参数。     

容错箭载计算机的硬件故障注入方法研究

容错机制和设计方案的正确性验证是容错箭载计算机研制的重要环节,验证方法有理论计算、软件模拟和硬件模拟等3种。硬件故障注入法采用人为引入故障方法可加速系统的失效,并通过观察系统在出现故障之后的行为反应对容错计算机系统的容错能力进行评价,更适合工程应用。本文研究采用硬件故障注入方法和特定容错测试仪,对容错箭载计算机的容错机制和设计方案进行了正确性验证,为容错箭载计算机的工程应用奠定技术基础。