空間機(jī)器人軟件容錯技術(shù)研究.pdf

1、隨著科學(xué)的進(jìn)步，空間技術(shù)的發(fā)展以及人類對空間探索的逐步深入，空間機(jī)器人已經(jīng)越來越多地應(yīng)用于空間活動中，而且這種應(yīng)用必然會越來越廣泛。然而，面對復(fù)雜的空間環(huán)境，研究如何能夠減少太空環(huán)境中能量輻射和高能粒子流等對空間機(jī)器人產(chǎn)生的負(fù)面影響，保障空間機(jī)器人在太空中穩(wěn)定、可靠地運行就成為至關(guān)重要的任務(wù)。
　　空間機(jī)器人一般指的是自由飛行空間機(jī)器人，可在行星的大氣環(huán)境中飛行，有靈活的機(jī)械臂，主要完成空間飄浮物的抓取和清理工作。能量輻射和高能粒

2、子對空間機(jī)器人的一個相當(dāng)大的負(fù)面影響就是會導(dǎo)致單粒子翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象。通常，是用專用的硬件來處理這類問題，但這些專用的硬件雖然能夠具有較強的容錯功能，但性能較差，且價格昂貴，性價比低，并不適合越來越多的大規(guī)模的空間計算，因此，空間機(jī)器人的軟件容錯就顯得日益重要。本文就是在這樣的大背景下產(chǎn)生的。
　　本文對空間機(jī)器人計算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一些剖析，并對其它的一些容錯軟件模型進(jìn)行了一些分析，在此基礎(chǔ)之上，提出了一個致力于保障空間機(jī)器人系統(tǒng)正常

3、運行的軟件容錯模型。在此容錯模型基礎(chǔ)之上，本文實現(xiàn)了四種軟件容錯的算法，分別為基于I/O的分布式軟件容錯算法、基于I/O的集中式軟件容錯算法、基于檢查點的分布式軟件容錯算法和基于檢查點的集中式軟件容錯算法。這四種算法對于不同的運行環(huán)境和不同的容錯對象有著不同的表現(xiàn)?；贗/O的件容錯算法在通信較多的系統(tǒng)中表現(xiàn)良好；基于檢查點的軟件容錯算法能夠在以計算為主的程序中發(fā)揮巨大的作用。在課題設(shè)計中，用到了幾種關(guān)鍵性的技術(shù)，包括簽名技術(shù)和容錯技術(shù)

4、，并且，采用了I/O簽名和檢查點簽名的方案來檢測錯誤，利用冗余和恢復(fù)技術(shù)來進(jìn)行容錯處理，使系統(tǒng)的容錯性能得到提高。經(jīng)實驗驗證，本模型以及相應(yīng)的算法能夠以較高的概率發(fā)現(xiàn)程序運行時發(fā)生的出錯現(xiàn)象，并能夠很好地進(jìn)行容錯，基本上能夠滿足空間機(jī)器人系統(tǒng)對容錯的需求，而且由于很好地利用了系統(tǒng)的空閑資源進(jìn)行冗余，所以對性能的影響并不顯著。此外，本文中建立的模型以及提出的算法不僅僅對空間機(jī)器人系統(tǒng)的軟件容錯有效，對于其它的分布式系統(tǒng)也可以具有一定的借鑒