[发明专利]一种星载计算机系统方案设计方法

说明书

一种高可靠性星载计算机系统方案设计方法，本发明涉及高可靠性星载计算机系统方案设计方法。本发明的目的是为了解决星载计算机可靠性低，处理能力低的问题。具体过程为：一、对外部设备进行检测，如果工作状态正常，则正常运行，进行二；如果工作状态不正常，则进行五；二、得到处理后的卫星的状态信息；三、DSP将处理后的卫星的状态信息进行汉明码编码后发送给FPGA；四、如果DSP中有一个或多个出错，则进行六；如果DSP不出错，则星载计算机系统正常运行；五、PGA启动备份的外部设备接替出错外部设备的工作；六、FPGA启动备份的DSP_D接管出错的DSP的工作，并控制出错的DSP重新上电启动。本发明应用于航天领域。

技术领域

本发明涉及星载计算机系统方案设计方法。

背景技术

随着科学技术的发展，世界上各个国家都纷纷开始了对空间的探索，抢夺空间资源，从上世纪末开始，我国在空间技术和航天领域已经取得了许多伟大的成就，我国的航天事业已经进入发展的快车道。随着空间技术的发展，空间任务越来越复杂，越来越多样化，对航天器的“大脑”——星载计算机提出了更高的要求。

航天器处在空间环境中时，会受到来自空间的各种辐射的影响，主要表现为总剂量效应和单粒子效应。总剂量效应由长时间的辐射积累所以引起的，减小总剂量效应的方法一般是采用防辐射保护罩或者减少芯片工作的时间；单粒子效应中最常见的是单粒子反转，其会造成存储型逻辑状态翻转，是航天器最主要的故障原因。空间辐射已经对航天器造成了很大的威胁，在1971年至1986年发射的同步卫星发生的故障中，71％由空间辐射造成，我国的“风云一号”气象卫星也是因为空间辐射导致姿态失控，卫星失效。由此可见，增强星载计算机的可靠性具有重要意义与工程实际性。

在国内，星载计算机普遍采用双模冗余结构，例如“东方红三号”、“创新一号”和“神州五号”等等。该结构虽然能够在一定程度上提高星载计算机系统的可靠性，但是，只要存在一个处理器故障，其可靠性将会降低。目前所研究的星载计算机系统，主要针对处理器进行加固，而外设一般采用单一设备的方式，这种系统结构，一旦外设出现故障，则将导致故障外设所需完成的功能无法实现。

目前为了提高星载计算机系统的可靠性，普遍采用抗辐能力强、可靠性高的处理器，一方面我国无法生产抗辐能力强、可靠性高且性能优良的宇航级处理器，而从国外也很难获得，另一方面这样的处理器的价格昂贵，会大大增加星载计算机的成本。因此目前我国大多使用较为成熟，性能较差的处理器，大大降低了星载计算机的处理能力。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有航天器会受到来自空间各种辐射的影响；星载计算机普遍采用双模冗余结构，只要存在一个处理器故障，其可靠性将会降低，一旦外设出现故障，则将导致故障外设所需完成的功能无法实现，处理能力低的问题，而提出了一种星载计算机系统方案设计方法。

上述的发明目的是通过以下技术方案实现的：

步骤一、对外部设备进行检测，判断其工作状态，如果工作状态正常，则星载计算机系统正常运行，根据星载计算机系统运行的需求，外部设备采集卫星的状态信息，进行步骤二；如果工作状态不正常，则进行步骤五；

步骤二、FPGA将步骤一中采集的卫星的状态信息进行汉明码编码后的数据分别发送给三个DSP进行计算处理，得到处理后的卫星的状态信息，三个DSP收到的数据相同，三个DSP分别为DSP_A、DSP_B、DSP_C；DSP为数字信号处理器；DSP_A、DSP_B、 DSP_C分别为数字信号处理器A、数字信号处理器B、数字信号处理器C；

FPGA为现场可编程门阵列，FPGA包括FPGA_A和FPGA_B，利用定时器模块控制FPGA_A和FPGA_B间隔固定的时间进行切换工作，固定的时间为人为设定；

步骤三、DSP_A、DSP_B、DSP_C将处理后的卫星的状态信息进行汉明码编码后发送给FPGA，FPGA得到DSP_A、DSP_B、DSP_C发送来的编码后的卫星状态信息的处理结果；