空間機(jī)器人中央控制器可靠性軟件容錯研究.pdf

1、隨著微型計(jì)算機(jī)、嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展及其在航天、醫(yī)療和軍事等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性矛盾日益突出。許多應(yīng)用越來越要求系統(tǒng)能在更長的時間里穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。 軟件系統(tǒng)具有復(fù)雜性、抽象性和邏輯性。軟件系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)成為軟件系統(tǒng)的研究重點(diǎn)。而星上軟件控制系統(tǒng)可靠性是航天技術(shù)中的重要研究方向之一，是航天軟件的重要質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)。 本文以空間機(jī)器人系統(tǒng)為研究背景，對空間機(jī)器人軟件控制系統(tǒng)容錯技術(shù)進(jìn)行了討論和研究，給出了

2、理論分析和具體設(shè)計(jì)策略。軟件平臺采用VxWorks強(qiáng)實(shí)時嵌入式操作系統(tǒng)，在分析軟件的容錯技術(shù)與應(yīng)用基礎(chǔ)上研究了在空間環(huán)境下軟件容錯設(shè)計(jì)的策略與實(shí)現(xiàn)方法。 論文首先介紹了空間機(jī)器人和軟件可靠性在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，簡單介紹了軟件運(yùn)行硬件平臺、Vxworks操作系統(tǒng)和系統(tǒng)基本組成結(jié)構(gòu)。 其次，論文詳細(xì)分析了故障避免策略、故障屏蔽策略和故障恢復(fù)策略等三類軟件容錯策略的原理，比較了幾種容錯技術(shù)的利與弊，同時分析了空間機(jī)器

3、人的實(shí)際運(yùn)行環(huán)境和需求，運(yùn)用信息冗余、軟件冗余、N文本結(jié)構(gòu)冗余、故障恢復(fù)技術(shù)等相關(guān)理論，在此基礎(chǔ)上建立本文的以操作系統(tǒng)、功能層、應(yīng)用層為層次結(jié)構(gòu)，多種容錯技術(shù)相結(jié)合的容錯體系。 針對操作系統(tǒng)內(nèi)存分配效率和內(nèi)存碎片等可靠性問題，本文對操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理進(jìn)行了功能擴(kuò)展，運(yùn)用故障避免策略原理，消除了操作系統(tǒng)本身的安全隱患。應(yīng)用軟件采用模塊化、層次式容錯設(shè)計(jì)，降低系統(tǒng)容錯復(fù)雜度；功能層采用重點(diǎn)模塊3版本結(jié)構(gòu)冗余，保證模塊出口數(shù)據(jù)的可靠性