一種星載計算機軟件檢錯技術的研究與實現(xiàn).pdf

1、近年來，采用商用器件構建航天器已經成為國內外的發(fā)展趨勢。相比于傳統(tǒng)的宇航級器件，商用器件具有高性能、低功耗、成本低和數(shù)量足等優(yōu)點，能夠滿足航天器的日益增長的性能需求。但商用器件的缺陷在于抗輻射能力低。在惡劣的太空環(huán)境下，商用器件受高能粒子輻射極容易發(fā)生故障。因此，在空間應用中必須提高商用器件的抗輻射能力。國內外空間研究機構、學術界對此問題進行了深入研究，取得了一些研究成果。美國ARGOS(AdvancedResearchandGloba

2、lObservationsSatellite)衛(wèi)星對商用器件抗輻射的主要方法進行了在軌實驗，取得了重要的實驗數(shù)據。其中，軟件容錯技術SIHFT（SoftwareImplementedHardwareFaultTolerance）達到了大于99％的檢錯覆蓋率，引起了人們的關注。這項實驗說明了在不需要專用硬件的情況下，使用軟件技術也能達到航天應用的可靠性要求。因為我國很難從國外獲得輻射加固的硬件，所以，這項軟件容錯技術對我國航天事業(yè)的發(fā)展具

3、有較大意義。863計劃項目“小型智能飛行機器人系統(tǒng)”所用的計算機平臺采用商用器件，其衛(wèi)星的運行軌道與ARGOS衛(wèi)星軌道近似，面臨的輻射環(huán)境與ARGOS衛(wèi)星相似，要求具有高可靠性。因此，小型智能飛行機器人系統(tǒng)有必要在驗證SIHFT技術有效的基礎上，應用軟件容錯技術，提高其空間抗輻射能力。
　　本文在研究了SIHFT的兩項關鍵技術—復制簽名檢錯技術和軟件簽名控制流檢錯技術的基礎上，針對小型智能飛行機器人系統(tǒng)的硬件平臺，對軟件檢錯技術的

4、關鍵問題進行了分析并給出了解決問題的算法，提出了適于小型智能飛行機器人硬件平臺的軟件檢錯技術方案。首先，對基本塊劃分，軟件簽名檢錯指令生成，影子指令生成和指令調度等關鍵問題進行了理論分析，給出了適于目標平臺的算法。然后，介紹了軟件檢錯技術系統(tǒng)的設計，包括總體設計和詳細設計。最后，通過仿真實驗測試了適于目標平臺的軟件檢錯技術的檢錯覆蓋率。實驗數(shù)據表明，對寄存器注入故障，適于目標平臺的軟件檢錯技術的檢錯覆蓋率達99.4%；對存儲器注入故障，