一種星載計(jì)算機(jī)軟件檢錯(cuò)技術(shù)的研究與實(shí)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(shì)。相比于傳統(tǒng)的宇航級(jí)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(diǎn)，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(jī)構(gòu)、學(xué)術(shù)界對(duì)此問題進(jìn)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(duì)商用器件抗輻射的主要方法進(jìn)行了在軌實(shí)驗(yàn)，取得了重要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。其中，軟件容錯(cuò)技術(shù)SIHFT（SoftwareImplementedHardwareFaultTolerance）達(dá)到了大于99％的檢錯(cuò)覆蓋率，引起了人們的關(guān)注。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)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(dá)到航天應(yīng)用的可靠性要求。因?yàn)槲覈茈y從國外獲得輻射加固的硬件，所以，這項(xiàng)軟件容錯(cuò)技術(shù)對(duì)我國航天事業(yè)的發(fā)展具

3、有較大意義。863計(jì)劃項(xiàng)目“小型智能飛行機(jī)器人系統(tǒng)”所用的計(jì)算機(jī)平臺(tái)采用商用器件，其衛(wèi)星的運(yùn)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(jī)器人系統(tǒng)有必要在驗(yàn)證SIHFT技術(shù)有效的基礎(chǔ)上，應(yīng)用軟件容錯(cuò)技術(shù)，提高其空間抗輻射能力。
　　本文在研究了SIHFT的兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)—復(fù)制簽名檢錯(cuò)技術(shù)和軟件簽名控制流檢錯(cuò)技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對(duì)小型智能飛行機(jī)器人系統(tǒng)的硬件平臺(tái)，對(duì)軟件檢錯(cuò)技術(shù)的

4、關(guān)鍵問題進(jìn)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(jī)器人硬件平臺(tái)的軟件檢錯(cuò)技術(shù)方案。首先，對(duì)基本塊劃分，軟件簽名檢錯(cuò)指令生成，影子指令生成和指令調(diào)度等關(guān)鍵問題進(jìn)行了理論分析，給出了適于目標(biāo)平臺(tái)的算法。然后，介紹了軟件檢錯(cuò)技術(shù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括總體設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)。最后，通過仿真實(shí)驗(yàn)測(cè)試了適于目標(biāo)平臺(tái)的軟件檢錯(cuò)技術(shù)的檢錯(cuò)覆蓋率。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，對(duì)寄存器注入故障，適于目標(biāo)平臺(tái)的軟件檢錯(cuò)技術(shù)的檢錯(cuò)覆蓋率達(dá)99.4%；對(duì)存儲(chǔ)器注入故障，