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基于COTS器件的异构冗余星载计算机加固设计
汇报人：
2024-01-30
目录
CONTENTS
引言
COTS器件选型与特性分析
异构冗余星载计算机架构设计
加固设计方法与实现
系统测试与验证方案
结论与展望
01
CHAPTER
引言
传统星载计算机设计存在成本高、周期长、技术更新慢等问题。
基于COTS器件的异构冗余设计能够降低成本、提高可靠性、缩短研发周期，具有重要的现实意义和应用价值。
空间环境复杂多变，对星载计算机的可靠性和稳定性要求极高。
国外在基于COTS器件的星载计算机设计方面已取得一定成果，如NASA、ESA等机构的相关研究。
国内在该领域起步较晚，但近年来发展迅速，已有多个成功案例。
未来发展趋势是更加注重异构冗余、智能化、自主化等方面的研究。
研究基于COTS器件的异构冗余星载计算机加固设计方法。
设计并实现一种具有高可靠性和稳定性的星载计算机原型系统。
分析不同COTS器件的适用性和可靠性，选择合适的器件进行组合和优化。
评估原型系统的性能和可靠性，为未来的实际应用提供参考。
02
CHAPTER
COTS器件选型与特性分析
COTS（CommercialOff-The-She…
指市场上可直接购买的、非专门为航天应用而设计的商用器件。
要点一
要点二
COTS器件分类
包括微处理器、存储器、接口芯片、电源模块等多种类型，广泛应用于星载计算机系统中。
选择经过市场验证、具有高可靠性的COTS器件。
可靠性原则
辐射加固原则
功耗与性能平衡原则
器件可替代性原则
针对空间辐射环境，选择具有辐射加固能力的COTS器件。
在满足性能需求的前提下，尽量选择低功耗的COTS器件。
考虑器件的生命周期和供应链风险，选择具有可替代性的COTS器件。
辐射效应分析
热设计分析
电磁兼容性分析
器件可靠性分析
分析COTS器件在空间辐射环境下的单粒子效应、总剂量效应等，为加固设计提供依据。
考虑COTS器件在复杂电磁环境下的电磁兼容性问题，进行加固设计和防护措施。
针对COTS器件的热特性，进行热设计优化，确保器件在恶劣环境下的稳定工作。
通过对COTS器件的可靠性测试和评估，确保其在星载计算机系统中的长期稳定运行。
03
CHAPTER
异构冗余星载计算机架构设计
通过采用不同类型、不同厂家的COTS器件，构建具有差异性的多个计算节点，以提高系统的可靠性和容错能力。
相比传统同构冗余技术，异构冗余技术能够更好地应对单点故障和共模故障，提高系统的可用性和可维护性。
异构冗余技术优势
异构冗余技术原理
关键模块功能划分
包括中央处理模块、存储模块、通信模块等，每个模块都具有独立的功能和作用。
接口定义
明确各个模块之间的接口类型和通信协议，确保模块之间的兼容性和互操作性。同时，定义模块与外部设备之间的接口，便于与外部系统进行数据交换和控制。
04
CHAPTER
加固设计方法与实现
采用金属屏蔽盒、导电涂层等措施，防止外部电磁干扰影响计算机内部电路。
电磁屏蔽技术
滤波技术
接地技术
在电源、信号线等关键部位安装滤波器，滤除高频噪声和干扰信号。
通过合理设计接地系统，降低地线阻抗，减少地电位差引起的干扰。
03
02
01
利用热管的高效导热性能，将计算机内部热量快速传递至外部散热器。
热管技术
采用液体循环冷却系统，对计算机关键部位进行强制散热。
液体冷却技术
利用热电制冷效应，实现计算机内部局部制冷，提高散热效果。
热电制冷技术
03
冗余技术
在计算机内部设置冗余电路或系统，当部分电路或系统受到辐射损伤时，仍能保证计算机的正常工作。
01
辐射屏蔽技术
采用重金属或特殊材料制成的屏蔽罩，防止宇宙射线和高能粒子对计算机的辐射损伤。
02
辐射加固电路设计
采用抗辐射能力强的电路元件和加固电路设计，提高计算机的抗辐射性能。
采用减振器、缓冲材料等措施，减少外部振动和冲击对计算机的影响。
振动冲击加固技术
采用防水、防尘、防盐雾等措施，提高计算机在恶劣环境下的适应性。
三防技术
通过可靠性设计、分析、试验等手段，不断发现和解决计算机存在的潜在问题，提高其可靠性水平。
可靠性增长技术
05
CHAPTER
系统测试与验证方案
包括硬件环境、软件环境以及网络环境等，确保测试环境的稳定性和可靠性。
测试环境搭建
根据系统特点和测试需求，选择合适的测试方法，如黑盒测试、白盒测试、灰盒测试等。
测试方法选择
对系统进行长时间的连续运行测试，模拟实际工作环境，检验系统的稳定性和可靠性。
可靠性测试
人为地引入故障，观察系统的容错能力和恢复能力，验证冗余设计的有效性。
故障注入测试
对可靠性测试数据进行统计分析，评估系统的可靠性水平，为改进设计提供依据。
结果分析
安全性评估
对系统的安全性进行全面评估，包括物理安全、网络安全、
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