微小衛(wèi)星星載微內核實時操作系統(tǒng)設計及系統(tǒng)容錯技術研究.pdf

1、小衛(wèi)星有重量輕、體積小、功耗低等優(yōu)點，它工作在無人干預的低溫、高輻射的空間環(huán)境中，其星務系統(tǒng)需要滿足集成度高、壽命長、可靠性高和抗干擾能力強等要求。本文的主要工作是研究如何設計高可靠、高容錯的嵌入實時衛(wèi)星操作系統(tǒng)，并在相關的軟件工程領域進行必要的探索。在比較了多種操作系統(tǒng)結構模型的基礎上，本文首先研究了采用微內核結構的小衛(wèi)星操作系統(tǒng)結構設計思想。采用微內核結構能夠大大簡化系統(tǒng)內核內部以及系統(tǒng)內核與應用之間的接口，明顯地降低模塊之間調用的

2、復雜性，從結構上保證了系統(tǒng)的高可靠性，并且具有易于擴展等優(yōu)點。 接下來本文討論了操作系統(tǒng)內部任務結構和任務調度策略的設計。在分析時間驅動和事件驅動的優(yōu)點和缺陷的基礎上，研究了基于消息和定時任務處理的時間、事件混合驅動的搶占式衛(wèi)星操作系統(tǒng)設計思想。這種思想綜合了時間驅動和事件驅動的好處，既不會在負荷突然升高時造成失控，也不會降低關鍵任務的響應時間。 其后，在分析容錯實時系統(tǒng)面臨的主要問題基礎上，本論文對容錯實時調度算法進行

3、了深入地研究，提出了一種較通用的容錯實時調度算法 LP-FT，它可調度多種類型的任務，適用范圍廣泛。本文在理論上證明了該算法的正確性，給出了可調度條件，進行了算法分析，并基于實時操作系統(tǒng)VxWorks，設計其容錯調度模塊，實現(xiàn)了 LP-FT容錯實時調度算法，最后對容錯調度模塊進行了測試。結果表明，其時間和空間開銷能夠滿足實時系統(tǒng)的要求。 最后，本文著重分析了小衛(wèi)星在空間環(huán)境中運行時的各類故障問題，針對小衛(wèi)星數(shù)據(jù)存儲提出了編碼容錯