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航天器控制計算機(jī)容錯技術(shù)
控制計算機(jī)是航天器控制系統(tǒng)的核心部件之一,隨著空間技術(shù)的發(fā)展,其功能日趨復(fù)雜,加之在空間應(yīng)用中空間環(huán)境尤其是輻射環(huán)境的影響,對計算機(jī)的可靠性提出了更高的要求。因此,在實際的航天器設(shè)計中,為了提高控制計算機(jī)的可靠性,需要采用多種容錯技術(shù)。美國NASA從20世紀(jì)60年代開始在航天器上采用容錯計算機(jī)系統(tǒng),例如STAR(Self-TestingAnd Repairing)容錯計算機(jī)。我國從20世紀(jì)70年代開始研制航天器容錯計算機(jī),并于20世紀(jì)80年代由北京控制工程研究所首次在衛(wèi)星上采用容錯控制計算機(jī),成功實現(xiàn)在軌飛行。此后,容錯技術(shù)在控制計算機(jī)中大量采用,并為航天器型號任務(wù)的成功做出了巨大的貢獻(xiàn)。
本書針對容錯技術(shù)在航天領(lǐng)域的重要性,介紹了我國航天器控制計算機(jī)研究和設(shè)計中所用到的容錯技術(shù),既涵蓋了基本理論知識,也包括了工程實踐中采用的方法和案例。全書共分為8章:第1章為緒論,概述了容錯技術(shù)的基本概念和理論,針對航天器控制計算機(jī)的特點分析了空間環(huán)境及其影響,介紹了容錯技術(shù)的發(fā)展歷史并進(jìn)行了展望。第2章結(jié)合我國的航天器型號和工程實踐介紹了容錯計算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)以及關(guān)鍵技術(shù)。第3章給出了常用的故障模型,在此基礎(chǔ)上介紹了計算機(jī)關(guān)鍵部件的故障檢測技術(shù)。第4章介紹了航天器控制計算機(jī)中幾種常用總線的容錯技術(shù),主要包括15538總線、CAN總線、SpaceWire總線等。第5章介紹了軟件容錯的概念和基本原理,并重點討論了單版本容錯、多版本容錯和基于數(shù)據(jù)多樣性容錯等多種具體軟件容錯方法。第6章針對空間輻射對FPGA的影響,重點介紹了SRAM型FPGA的故障模型和動態(tài)容錯方法。第7章結(jié)合實際的工程實踐介紹了故障注入相關(guān)技術(shù),主要包括幾類故障注入方法、故障注入評價方法及故障注入工具。第8章智能容錯技術(shù),是容錯技術(shù)的最新進(jìn)展,重點介紹了以可進(jìn)化硬件容錯和人工免疫硬件容錯為代表的兩種智能容錯技術(shù)的基本概念和原理,以及具體的實現(xiàn)方法。
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