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２０２０年１２月西北工业大学学报Ｄｅｃ．２０２０
第３８卷增刊ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＶｏｌ．３８
采用ｅＭＭＣ的新型小卫星大容量存储技术研究
１１１２
谭维凤，王淦，窦骄，崔耀中
（１．航天东方红卫星有限公司，北京１０００９４；２．中国空间技术研究院西安分院，陕西西安７１００００）
摘要：为了满足小卫星对星载存储器大容量、低成本、高集成度的需求，以目前主流存储芯片为研
究对象。从管理方式、读写效率、可移植性等方面进行分析，提出用具备自主管理坏块、错误监测与
纠正能力的内嵌式多媒体存储卡来代替目前常用的闪存阵列的方案。针对星载设备的应用模式及
空间环境特点，结合内嵌式多媒体存储卡芯片特点及星载存储器使用模式，研究星载存储的容错保
护技术。在此基础上给出基于内嵌式多媒体存储卡芯片的星载大容量存储器实现途径，设计结果
表明所提方案是一种适用于小卫星星载平台的低成本、可容错保护、高吞吐率的新型存储方案。
关键词：小卫星；星载存储器；内嵌式多媒体存储卡；容错保护；高吞吐率
中图分类号：ＴＮ９２７文献标识码：Ａ文章编号：１０００⁃２７５
随着空间探测技术的不断发展，小卫星有效载的标准协议利用高速传输模式（ｈｉｇｓｐｅｅｈｄ
荷的探测能力不断提高，对星上存储容量的需求也ＨＳ４００），实现存储数据的高吞吐率。在此基础上，
越来越大。目前卫星大容量存储普遍采用ＮＡＮＤ采用基于ＦＰＧＡ作为主控制器，设计实现一种基于
ｅＭＭＣ存储阵列的星载大容量存储器。由于具有低
闪存（ＮＡＮＤＦｌａｓｈ）存储单元，通过多片并行组成存
储阵列的方式应对数据存储容量需求。但是ＮＡＮＤ成本、集成度高、读写速率高、抗辐照能力强的特点，
Ｆｌａｓｈ由于其结构及工艺问题在使用中容易产生坏可以预见，基于ｅＭＭＣ芯片的大容量存储技术是未
，随着并行的芯片数量不断增大，并
块和位翻转［１］来小卫星星载存储设备发展及应用的趋势。
行阵列的管理、纠错算法的开发以及不同厂家芯片
１星载存储技术
接口各异增大了设备的开发成本和时间周期。
内嵌式多媒体存储卡（ｅｍｂｅｄｄｍｕｌｔｉｅｍｅｄｄｉａ
ｃａｒｄ，ｅＭＭＣ）芯片的出现解决了ＮＡＮＤＦｌａｓｈ的开发
由于地面站选址的限制，高分辨率对地观测光
缺陷，其能够自主完成坏块管理、错误校验、擦写均学或ＳＡＲ卫星在境外观测到的数据只能存储在星
衡等操作，同时对外采用统一的接口和标准的规范，载存储设备上，卫星过境时再将数据回放，因此需要
便于产品的二次开发，具有兼容性好、容易升级等优星载存储设备。
势，目前广泛应用于手机、相机等各类消费电子产品闪存芯片由于具有高集成度、高吞吐率、低功
中。星载设备与地面设备不同，其面临复杂的空间耗、非易失的特点是目前国内外主流的半导体存储
辐射环境且具有不可维修的特性，而目前的ｅＭＭＣ器件。ＮＡＮＤＦｌａｓｈ与ＮＯＲＦｌａｓｈ是２种主流的半
器件主要是商业级和工业级，相对于宇航器件更易导体存储技术。ＮＡＮＤＦｌａｓｈ具有更小的存储单元
受到空间辐射影响，因此星载存储器的容错保护设尺寸、更大的单片容量和更低的单位比特成本，能够
计也是其在小卫星平台应用的一个重要研究方向。实现更快的写入和擦
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