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可变冗余架构四余度飞管计算机技术研究.docx
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可变冗余架构四余度飞管计算机技术研究.docx
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1. 引言
空天飞机既兼具飞机可反复升降、多次飞行、可地面维护的特征,又具有航天飞行器
需要使用运载工具发射、长期在轨飞行的特征.要求其上的电子产品既要具有航空电子产品
的高性能又要具有航天电子产品的高可靠、长寿命和抗空间辐射环境的能力.
提升空间计算机系统可靠性的主要途径之一,是采用恰当的容错策略和系统架构,利
用冗余资源屏蔽故障对系统的影响,重构系统,使系统正常工作
[1-5]
.
目前我国星船载计算机产品系统架构基本采用两种冗余容错方式,即双机冷备、三机
热备模式.双机冷备只能容忍一余度故障,三机热备模式通过三机同步,三取二表决输出控
制,其缺点是当发生一次故障后仍能继续工作,但再次故障就进入安全状态
[6-12]
.
本文提出了一种可变冗余架构四余度计算机技术,通过故障检测、自恢复、当班权控
制、多模表决等技术实现不同的冗余架构管理,实现了两余度故障工作,三余度故障安全
的高可靠性要求.针对四余度不同架构建立了可靠性模型,推导了可靠度计算公式,并对不
同架构可靠度进行了分析比较,分析结果表明,针对不同飞行阶段对可靠性的要求,可以
采用不同的冗余架构.
2. 体系架构
本文采用可变冗余架构四余度体系结构
[12]
,整个系统由四个完全相同的 CPU 处理器
模块(CPUA1/CPUA2/CPUB1/CPUB2)和两个完全相同的智能 IO 模块(IOA、IOB)组成.
四个 CPU 模块之间通过表决逻辑实现对外控制权的选择,采用 20 ms 任务周期进行
同步,采用 LVDS 接口 1 发 3 收工作模式交互数据,CPU 模块与智能 IO 模块之间同样采
用 LVDS 接口交互数据,CPU 模块采用 1 发 2 收模式,智能 IO 模块采用 1 发 4 收模式.
两个智能 IO 模块互为冷/热备份,智能 IO 模块供电由当班 CPU 模块控制,IO 模块输
出使能由当班 IO 模块确定.
飞管计算机系统框图如图 1 所示.
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