基于三模冗余电子系统的研究

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1、基于三模冗余电子系统的研究ok3OSDRAMs、CMOSSRAM等。实验结果表明:几乎所有存储器对南大西洋异常区射线中质子都非常敏感;单粒子翻转率随着存储容量增大而增大;所有CMOSSRAM器件上都发现了多位翻转,较低密度的CMOSSRAM发生多位翻转的几率相对较高密度的CMOSSRAM更高[3]。表1.1和表1.2分别给出了UoSat-3卫星和lJoSat-5卫星存储器在轨单粒子翻转的情况。国内利用“实践四号”和“实践五号”卫星对空间福射单粒子效应做了一些探索。“实践四号”[4]从2月8日入轨以后1个月内共检测到132次单粒子翻转,总翻转次数和时间的相对关系

2、如图1.2所示。从图1.2的结果可以看出,单粒子翻转是一个持续频繁发生的事件,翻转次数足以对系统运行产生重大的影响。“实践五号”[5]的系列实验证明了工业级和商业级器件能在空间环境下可靠运行,但必须经过严格而有效的简选,其检测到SRAM和DRAM在空间环境下单粒子翻转发生的概率分别约为0.5-4次/(Mb*天)和0.2-1次/(Mb*天)。这证明了单粒子翻转的频繁性和普遍性,同时表明,经过严格的控制和相应的设计,工业级器件可以在航天上得到应用。1.2综合电子系统可靠性综合电子系统是以星务计算机为基础,融合星载其他计算机(如测控与姿轨控计算机等)功能,使用能力较

3、强的商用处理器,通过数据总线连接并管控星载电系统,将传统意义上各分系统的任务集中处理,为卫星平台与有效载荷提供可靠的包括测控、数传、数管、姿轨控等在内的广义数据采集、处理与交换服务。采用综合电子系统技术进行皮卫星设计,可大幅度减少电子元器件种类与数量,从而在满足需求的同时,降低硬件复杂度,提高系统可靠性f6_7]。如1.1节所述,综合电子系统同样面临工作环境复杂和不可维护两个难题,可靠性无疑是综合电子系统设计最为关心的指标之一。皮卫星大量使用商用器件,经过辉选,目前商用器件完全可以满足皮卫星环境温度变化需求;但商用器件不具备抗福射能力,如何通过设计来降低单粒子

4、效应的影响成为综合电子系统可靠性研究的重要方面。目前应对单粒子效应的设计措施主要有两种:第一,通过屏蔽减少单粒子效应发生的概率,但受体积、重量等制约,不能完全消除;第二,通过容错技术避免或降低单粒子效应对系统的影响。2基于三模冗余的综合电子系统方案设计2.1时钟同步三模冗余系统的设计要求及其实现典型三模冗余系统的框架如图2.1所示,该系统由3个相同的处理器、冗余判定模块和故障恢[1][2][3]下一页ok3A调试...........27IV3.4综合电子系统调试...........283.4.1温度传感器和RTC芯片调试...........283.4.2

5、复位芯片调试...........283.4.3EEPROM和NANDFLASH调试...........293.5整星联合调试...........293.6小结...........334三棋冗余系统时钟同步研究...........344.1时钟同步试验设计...........344.2时钟同步试验及结果...........364.2.1DSP程序片内运行时钟同步试验...........364.2.2DSP程序片外运行时钟同步试验...........374.3冗余判定模块的实验验证...........384.4时钟不同步原因探究........

6、...394.5小结...........41结论本文对基于时钟同步的三模冗余系统进行研究,主要取得以下成果:1、根据三模冗余系统要求,结合皮卫星工程应用需求,完成了高可靠综合电子系统方案设计及硬件实下一页ok3FIB口间通信有可能是DSP程序运行在片外时不同步的原因。3、完成了虚拟DMA模块和冗余判定模块的设计,经实验验证满足需求。