發(fā)布時間：2020-06-22 04:41

【摘要】：近年來,隨著航天技術的不斷進步,衛(wèi)星技術也在日新月異的發(fā)展,對于衛(wèi)星性能的要求也在不斷地提高。星載計算機作為整個衛(wèi)星系統(tǒng)的樞紐,集中體現(xiàn)了衛(wèi)星優(yōu)良的性能和可靠性。就傳統(tǒng)的星載計算機而言,基本都采用宇航專用器件構成,宇航專用器件具有優(yōu)良的抗干擾能力,能夠抵抗大多數(shù)宇宙空間的輻射危害,可靠度較高。另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的宇航專用器件價格高昂,供貨不穩(wěn)定而且性能普遍低于同期的COTS(Commercial-Off-The-Shelf,商用現(xiàn)貨產(chǎn)品),因此,COTS器件用于星載計算已漸漸成為星載計算機的主流趨勢。相較于傳統(tǒng)的宇航專用器件,COTS器件的抗輻射能力略顯不足,如何利用COTS型器件構建高可靠性的星載計算機是當前星載計算機研究面臨的機遇與挑戰(zhàn)。本課題從當下國內(nèi)外COTS型計算機所采取的先進方案和技術出發(fā),結合實際對星載計算機的指標性能要求,設計出了一款基于COTS器件的高可靠度、高擴展性、高實用度的星載計算機硬件容錯系統(tǒng)。課題所設計的星載計算機硬件容錯系統(tǒng)可以劃分為處理器板、仲裁板、接口板和電源板。處理器板為星載計算機的主機,以ADSP-SC589芯片為核心構建而成;仲裁板則以ARM芯片中心構成;接口板包含星載計算機多種與外部設備通信的接口(RS485、CAN等);電源板則是星載計算機電源管理系統(tǒng)的主要部分。由于COTS型器件的抗輻射能力較差,很難直接用于星載計算機。因此,本課題設計了一種雙機冗余的星載計算機容錯系統(tǒng)構架,該系統(tǒng)擁有兩塊完全相同的星載計算機板,由仲裁板實現(xiàn)對雙機工作模式以及任務的管理,極大的提高了系統(tǒng)的可靠性與實用性。此外,對星載計算機的各個關鍵部分(如電源系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)等)均做了抗輻射的容錯設計,使星載計算機能夠滿足實際的需求。最后,完成了星載計算機硬件系統(tǒng)的PCB繪制,實現(xiàn)星載計算機樣機組裝,對設計的星載計算機進行了實際的功能和性能的測試評估(包括系統(tǒng)的電壓轉換功能測試、時鐘功能測試和調(diào)試功能測試等硬件功能測試,RS485、CAN和AD/DA等通信功能測);并對星載計算機雙機工作模式進行了實際的驗證(包括抗單粒子閉鎖自動掉電功能驗證、電源強制切換驗證和雙機切換驗證等),驗證結果表明,設計符合預期的功能需求。本課題的設計研究進一步完善后可以直接運用到實際的星載計算機中,對于推動星載計算機乃至小衛(wèi)星的發(fā)展等都具有重大現(xiàn)實意義。
【學位授予單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：V446
【圖文】：

對星載計算機的存儲系統(tǒng)和接口單元均作了相進行了簡單的容錯加固。經(jīng)過實驗檢驗，該星載計海衛(wèi)星工程研究所劉凱俊等人設計了一款基于 COT該衛(wèi)星處理器采用了三模冗余的策略；存儲器部分能中斷的概率；通信接口依賴通信協(xié)議保障，一旦始數(shù)據(jù)。使用該星載計算機的“和德一號”海事衛(wèi)各項指標正常。下圖 1.6 為該星載計算機的實物圖

圖 4.3 CPU 芯片電路原理圖部分 1Fig.4.3 Schematic section 1 of CPU chip circuit，為處理器模塊的故障顯示原理圖，CPU 芯片正常啟出高電平，此時故障指示發(fā)光二極管 D7 不亮，當引腳輸出低電平，D7 點亮，表示發(fā)生了 CPU 程序

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1 本報記者 李淑Y

本文編號：2725207