一種星載計算機軟件檢錯技術(shù)的研究與實現(xiàn).pdf

1、近年來，采用商用器件構(gòu)建航天器已經(jīng)成為國內(nèi)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(yīng)用中必須提高商用器件的抗輻射能力。國內(nèi)外空間研究機構(gòu)、學術(shù)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(jù)。其中，軟件容錯技術(shù)SIHFT（SoftwareImplementedHardwareFaultTolerance）達到了大于99％的檢錯覆蓋率，引起了人們的關(guān)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(shù)也能達到航天應(yīng)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(shù)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(shù)有效的基礎(chǔ)上，應(yīng)用軟件容錯技術(shù)，提高其空間抗輻射能力。
　　本文在研究了SIHFT的兩項關(guān)鍵技術(shù)—復制簽名檢錯技術(shù)和軟件簽名控制流檢錯技術(shù)的基礎(chǔ)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(shù)的

4、關(guān)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(shù)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(diào)度等關(guān)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(shù)系統(tǒng)的設(shè)計，包括總體設(shè)計和詳細設(shè)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(shù)的檢錯覆蓋率。實驗數(shù)據(jù)表明，對寄存器注入故障，適于目標平臺的軟件檢錯技術(shù)的檢錯覆蓋率達99.4%；對存儲器注入故障，