基于COTS器件的异构冗余星载计算机加固设计

发布时间：2024-03-13 02:14

　　当前基于宇航级抗辐照电子元器件的卫星平台计算机存在价格昂贵、批量小、制造周期长、性能升级慢、体积大的缺点,逐渐无法满足日益增长空间任务系统的需求。商业现货器件(COTS)因其技术先进、性能相对优越、集成度高、价格便宜等特点,受到有小型化、高性能电子设备需求的宇航型号的青睐。如何能更高效地利用商用元器件相关技术,逐渐成为研究热点。但是,普通的工业级器件直接用于航天领域存在较大的风险,其可靠性难以得到保证。为此,提出了一种基于COTS器件的异构冗余星载计算机核心系统加固设计方法。该方法在芯片选型上,选用相对低的质量等级、性能较高的元器件,在硬件设计上,采取了多模异构冗余备份的容错方式,软件配合硬件设计,采取"三模表决"等策略。通过计算分析该方案可靠性提升显著,已应用于某型号商业卫星,在轨运行稳定,表现良好。

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

图1异构冗余加固系统硬件设计

综上所述,本文设计星载计算机核心系统由单个多核的CPU,SPI接口的MRAM、Nor型Flash、FRAM组成三模异构程序存储器,具有ECC校验功能的MRAM和SRAM组成的双冗余异构数据存储器组成,其设计如图1所示。1.4软件设计

图2核心系统存储器备份策略

本文设计系统包括CPU、SPINorFlash、SPIMRAM、SPIFRAM、并行SRAM、并行MRAM等器件。该系统同未加固的COTS器件和宇航级器件设计的系统进行对比来评估其改进效果。未加固的COTS器件系统和宇航级器件系统均由CPU、NorFlash、并行SRA....

图3未加固COTS系统可靠度模型

未加固COTS系统主要由CPU、NorFlash、并口SRAM组成,三者呈串联关系,即三者中任一故障就会导致系统故障,据此建立其可靠度模型如图3所示。该模型的可靠度计算公式为:

图4宇航级系统可靠度模型

常规宇航级系统构成同常规COTS系统相似,三者呈串联关系,其可靠度模型如图4所示。该模型的可靠度计算公式为:

本文编号：3927026