星載可見光圖像采集系統(tǒng)抗輻射樣機(jī)設(shè)計.pdf

1、宇宙空間的高能粒子一直以來都是威脅航天器正常工作狀態(tài)的重要因素，近年來，人類加大了對空間資源開發(fā)利用的力度，越來越多功能復(fù)雜的航天器進(jìn)入了太空。航天器任務(wù)的多樣化和功能的復(fù)雜化對空間電子系統(tǒng)提出了更高的要求，諸如FPGA、DSP一類的大規(guī)模集成電路在空間環(huán)境中得到了廣泛的應(yīng)用。然而，隨著集成電路規(guī)模的增加、工藝制程的改進(jìn)、工作頻率的提高，空間輻射效應(yīng)對器件可靠性造成的影響也越來越顯著，特別是空間輻射造成的單粒子效應(yīng)，已經(jīng)成為影響空間電子

2、系統(tǒng)可靠性的首要因素，研究電子系統(tǒng)的抗單粒子加固對如今方興未艾的空間探索大潮具有重要的現(xiàn)實意義。
　　本文首先介紹了可見光圖像采集系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)和工作流程，對各個功能模塊的組成做了簡要說明，詳細(xì)介紹了FPGA接口電路的內(nèi)部邏輯設(shè)計和DSP的工作流程。
　　其次，為了提高設(shè)計系統(tǒng)空間可靠性，著重考慮了系統(tǒng)的抗單粒子翻轉(zhuǎn)加固，分析了CMOS圖像傳感器，F(xiàn)PGA和DSP片上單粒子敏感單元，討論了單粒子翻轉(zhuǎn)對器件可能造成的影響。根據(jù)

3、敏感單元的用戶可訪問性選擇邏輯加固對象，針對加固對象自身的特點(diǎn)采取不同的加固措施。
　　最后，介紹了系統(tǒng)常態(tài)工作指標(biāo)的測試環(huán)境，分析了系統(tǒng)的加固效果。根據(jù)器件各單元翻轉(zhuǎn)截面曲線和目標(biāo)軌道空間輻射信息，結(jié)合故障注入試驗結(jié)果，按照泊松分布計算得到加固前系統(tǒng)功能失效和數(shù)據(jù)錯誤概率。對FPGA和DSP的加固措施從數(shù)學(xué)角度進(jìn)行了可靠性分析，根據(jù)分析結(jié)果計算加固后的系統(tǒng)出錯概率。計算結(jié)果顯示，相同的在軌時間下，加固后系統(tǒng)的功能失效概率和數(shù)據(jù)錯