星載激光告警系統(tǒng)抗單粒子效應(yīng)加固設(shè)計(jì)研究.pdf

1、隨著激光技術(shù)迅猛發(fā)展，激光武器在現(xiàn)代軍事戰(zhàn)爭(zhēng)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。特別是反衛(wèi)星激光武器的研制，對(duì)航天器和空間衛(wèi)星的穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅，因此各國(guó)都在積極從事空間激光告警技術(shù)的研究。如何防護(hù)單粒子效應(yīng)對(duì)空間電子儀器的影響，是星載激光告警系統(tǒng)研究的關(guān)鍵任務(wù)。本文對(duì)空間電子儀器的單粒子效應(yīng)故障及其加固設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了深入研究，并對(duì)基于單粒子事件的故障注入技術(shù)進(jìn)行了研究。
　　對(duì)于光柵衍射型激光告警系統(tǒng)，其核心處理平臺(tái)采用高性能的FPGA和

2、DSP器件。這類(lèi)大規(guī)模集成電路在空間環(huán)境中極易受到高能輻射的影響，導(dǎo)致單粒子效應(yīng)造成系統(tǒng)運(yùn)行失效，主要表現(xiàn)為故障發(fā)生率升高、恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)。為了緩解系統(tǒng)由于單粒子效應(yīng)發(fā)生的故障，本文從軟硬件兩個(gè)方面進(jìn)行加固設(shè)計(jì)。軟件程序設(shè)計(jì)方面，F(xiàn)PGA程序中的關(guān)鍵邏輯模塊以及與DSP的通信模塊采用三模冗余設(shè)計(jì)，并采用FPGA芯片內(nèi)部自帶的CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)功能進(jìn)行錯(cuò)誤檢測(cè)和校正;DSP數(shù)據(jù)處理程序中的關(guān)鍵變量采用三模冗余設(shè)計(jì)，并在引導(dǎo)程序中加入錯(cuò)誤檢測(cè)

3、和校正方法。硬件電路設(shè)計(jì)方面，DSP的看門(mén)狗電路設(shè)計(jì)和器件電源監(jiān)控電路設(shè)計(jì)相結(jié)合，實(shí)時(shí)檢測(cè)和修復(fù)DSP的硬件電路異常，以及電源母線過(guò)流保護(hù)電路防護(hù)系統(tǒng)電源電路。根據(jù)單粒子效應(yīng)特點(diǎn)，建立單粒子事件故障模型，采用基于軟件的故障注入技術(shù)，設(shè)計(jì)了單粒子事件故障注入系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)激光告警系統(tǒng)容錯(cuò)性能的有效評(píng)估。
　　對(duì)光柵衍射型激光告警系統(tǒng)實(shí)施故障注入實(shí)驗(yàn)，對(duì)系統(tǒng)加固設(shè)計(jì)方案的有效性作出評(píng)價(jià)。采用單粒子事件故障注入系統(tǒng)驗(yàn)證軟件程序加固設(shè)計(jì)的