航天器控制计算机容错技术
作者: 杨孟飞 等编著
出版社:国防工业出版社 2014-3-1
简介: 控制计算机是航天器控制系统的核心部件之一,随着空间技术的发展,其功能日趋复杂,加之在空间应用中空间环境尤其是辐射环境的影响,对计算机的可靠性提出了更高的要求。因此,在实际的航天器设计中,为了提高控制计算机的可靠性,需要采用多种容错技术。美国NASA从20世纪60年代开始在航天器上采用容错计算机系统,例如STAR(Self-TestingAnd Repairing)容错计算机。我国从20世纪70年代开始研制航天器容错计算机,并于20世纪80年代由北京控制工程研究所首次在卫星上采用容错控制计算机,成功实现在轨飞行。此后,容错技术在控制计算机中大量采用,并为航天器型号任务的成功做出了巨大的贡献。 本书针对容错技术在航天领域的重要性,介绍了我国航天器控制计算机研究和设计中所用到的容错技术,既涵盖了基本理论知识,也包括了工程实践中采用的方法和案例。全书共分为8章:第1章为绪论,概述了容错技术的基本概念和理论,针对航天器控制计算机的特点分析了空间环境及其影响,介绍了容错技术的发展历史并进行了展望。第2章结合我国的航天器型号和工程实践介绍了容错计算机的体系结构以及关键技术。第3章给出了常用的故障模型,在此基础上介绍了计算机关键部件的故障检测技术。第4章介绍了航天器控制计算机中几种常用总线的容错技术,主要包括15538总线、CAN总线、SpaceWire总线等。第5章介绍了软件容错的概念和基本原理,并重点讨论了单版本容错、多版本容错和基于数据多样性容错等多种具体软件容错方法。第6章针对空间辐射对FPGA的影响,重点介绍了SRAM型FPGA的故障模型和动态容错方法。第7章结合实际的工程实践介绍了故障注入相关技术,主要包括几类故障注入方法、故障注入评价方法及故障注入工具。第8章智能容错技术,是容错技术的最新进展,重点介绍了以可进化硬件容错和人工免疫硬件容错为代表的两种智能容错技术的基本概念和原理,以及具体的实现方法。