基于ARM处理器的星载计算机系统研究

为提高小卫星的数据处理能力,研究了具有双机容错结构的新型星载计算机系统,其数据处理模块的核心采用具有32位的RISC ARM处理器. 应用容错技术实现了基于COTS器件的星载计算机硬件组成和结构,并分析了双机容错的故障处理机制和星载计算机软件组成结构. 给出的性能指标表明,在质量、体积、功耗和空间环境的约束条件下,星载计算机数据处理能力可满足小卫星飞行任务的需求.     

软件实现的无人机故障注入系统

结合无人机的特点提出了一种基于软件的无人机故障注入系统实现方案,利用故障注入技术实时地模拟无人机机载设备的故障,演示机载设备在寿命试验中的快速失效过程;并构造了一个实用的故障注入工具UAVFI-01,考察无人机故障检测、隔离及系统重构的能力,测试其可靠性.在无人机动态测试过程中,故障注入试验结果表明了这种方案的正确性和可行性.     

基于看门狗的星载软件抗SEL、SEU保护系统设计

一般对星载计算机都要求可靠性高,重量轻,体积小,希望硬件设计尽量少用或不用冗余系统来保证可靠性。研究尺量少采用硬件冗余而采用看门狗措施来保证星载系统可靠性的方法。看门狗分为软件看门狗和硬件看门狗,分别设在星载机不同位置。根据故障时间的长短,不同看门狗启动不同级别的保护措施。系统采用先处理软件故障,后处理硬件故障,保护级别逐步升级策略。提出了星载计算机五级保护策略和各保护级别的启动条件,对各种看门狗进行设计,并通过仿真实验证明了该方案的可行性。     

海量下的分布式文件系统测试平台设计与实现

为了对海量存储中的分布式文件系统的容错能力进行测试,设计并实现了基于海量存储下的自动化分布式文件系统测试平台,采用从服务层和目录文件层进行故障注入的技术,其中包括服务器失效和目录文件操作失败等多种故障.该平台集成了注入故障工具、系统监测工具和工作负载工具,工作人员可通过平台的主控端进行评测.通过实验数据表明,该测试平台能够有效评测不同文件系统的容错性能,并对不同存储系统的各项技术指标进行比较.     

大型星载天线展开机构中同步齿轮系防卡滞研究

大型星载天线展开机构中常采用齿轮系统来实现桁架结构的同步展开，而卡滞失效是展开机构中同步齿轮副的一种主要失效形式．从齿轮啮合的极限位置出发，给出了同步齿轮副不发生卡滞的条件．在综合考虑齿轮加工误差、装配误差和太空环境温度等因素的基础上，构建了齿轮副防卡滞的可靠性分析模型，得到了用最小齿顶隙表示的齿轮啮合运动功能函数．把齿轮形状和位置的实际尺寸视为随机变量。用二阶矩方法推导出齿轮防卡滞可靠度的计算公式．最后，针对某周边桁架式星载天线的实例进行计算。得到如下结论：1)温度荷载对于同步齿轮系防卡滞可靠性的影响不客忽视；2)如果两齿轮以标准中心距安装。太空环境中的热变形会明显降低齿轮的传动性能；3)适当采用正变位中心距安装齿轮副，并避免星载天线的展开机构在高温下工作，可以提高防卡滞可靠度．     

一种容错实时计算机体系结构的研究与实现

为满足对安全关键领域日益增长的可靠性需求,通过对容错关键技术和多处理器系统的深入研究,提出了一种基于松耦合多处理器体系结构的双机容错实时嵌入式系统设计方案。该方案无缝整合了计算机硬件级、操作系统级、应用级的容错技术,以达到从整体上提高系统可靠性的目的。然后,利用马尔科夫状态图法对该系统进行了可靠性分析和数值模拟,结果表明该设计方案能显著地从整体上提高系统的可靠性水平。     

基于神经网络的非线性系统故障诊断方法

本文作者引入了用神经网络设计的故障估计器，在线对系统进行故障诊断；同时引入补偿控制器，消除系统故障，实现容错控制。     

基于非概率模型的星载天线展开机构可靠性分析

对某周边桁架式大型星载天线的展开运动机理进行了研究，建立了展开机构的力学分析和非概率运动可靠性的分析模型，综合考虑尺寸误差和太空环境因素的影响，将运动功能函数视为区间变量函数，利用优化算法推导出非概率可靠性计算公式，对机构在整个展开过程中的运动可靠性进行预测，并和将运动功能函数中的变量视为正态分布的概率模型下的可靠度相比较，概率可靠性指标约为非概率可靠性指标的3倍，两者的变化趋势相同，而且与试验过程比较吻合。     

Study of fault injection system based on software

A software fault injection system SFIS is designed,which consists of the target system plus a fault injector,fault library,workload,data collector,and data analyzer. A serial communication mechanism is adopted to simulate the factual work environment. Then a fault model is built for single particle event,which can be denoted as FM=(FL,FT). FL stands for fault location,and FT stands for fault type. The fault model supports three temporal faults: transient,intermittent,and permanent. During the experiments implemented by SFIS,the software interruption method is adopted to inject transient faults,and step trace method is adopted to inject permanent faults into the target system. The experiment results indicate that for the injected transient code segment faults,2.8 % of them do not affect the program output,80.1% of them are detected by the built-in error detection in the system,and 17.1% of them are not detected by fault detection mechanism. The experiment results verify the validity of the fault injection method.     

Tailoring of onboard system software

Tailoring of an operating system and an in embedded real-time operating system in particular is essential for both, kernel and operation. But many of current embedded real-time operating systems provide some basic tailoring at the cost of depleting the flexibility of hardware, which causes the lack of flexibility, and degrades their tailors. A layered modular tailoring model has been proposed together with some tailoring operations to improve the flexibility of the systems, and algorithms have been proposed for verification of tailoring operations with the current operating system.     

基于软件方法故障注入系统

基于软件故障注入方法,设计一个软件故障注入系统SFIS,提出动态故障库.建立适用于单粒子事件的故障模型.最后采用两台PC机串口通信,用SFIS采用断点中断实现瞬时故障的注入,采用单步中断实现永久故障的注入.     

"S注入法"选线定位原理在谐振接地电网中的应用

在 6～ 35kV供配电系统 ,中性点经过自动跟踪补偿的消弧线圈接地的谐振接地方式得到了越来越为广泛的应用 .分析了这种电网中发生单相接地时系统电压电流的特点 ,指出了传统的基于零序电流的选线原理存在的问题 ,探讨了应用“S注入法”来解决其接地选线与定位问题的原理和方法 ,导出了有关公式和算法 ,研制出了相应装置 .     

A fault injection model-oriented testing strategy for component security

A fault injection model-oriented testing strategy was proposed for detecting component vulnerabilities. A fault injection model was defined, and the faults were injected into the tested component based on the fault injection model to trigger security exceptions. The testing process could be recorded by the monitoring mechanism of the strategy, and the monitoring information was written into the security log. The component vulnerabilities could be detected by the detecting algorithm through analyzing the security log. Lastly, some experiments were done in an integration testing platform to verify the applicability of the strategy. The experimental results show that the strategy is effective and operable. The detecting rate is more than 90% for vulnerability components. Foundation item: Project(513150601) supported by the National Pre-Research Project Foundation of China     

电气随动系统故障诊断专家系统

介绍了一电气随动系统故障诊断专家系统的建造,文中详细介绍了建造本系统时所采用的故障诊断技术以及本专家系统的结构,并对构造专家系统的三个关键性工作：知识获取、知识表示、知识利用进行了讨论,该方法也适用于复杂机电设备的故障诊断专家系统的建造．     

助老助残服务机器人机载计算机软件系统设计及实现

针对家庭及医院等环境下的助老助残服务机器人,采用基于行为的机器人控制技术,设计了服务机器人机载计算机软件体系架构,对软件系统的硬件通讯层、指令协议解析层、行为层和行为决策层进行了详细的说明。软件编程中通过各种抽象对象的组合来组织代码,由面向对象的C++编程语言进行实现。通过采用模糊控制及基于加权合成的多行为融合机制,较好地实现了服务机器人的复杂行为控制。实验及应用表明,本服务机器人机载计算机软件系统具有界面友好、性能稳定、使用方便、可扩展性强、开放性强的特点,较好地满足了家庭及医疗环境下服务机器人对机载计算机系统软件的要求,具有一定的应用推广价值。     

基于专家知识库的电力变压器故障诊断系统

针对电力变压器故障情况复杂,诊断不确定性大等特点,设计了一种基于专家系统的电力变压器故障诊断系统.该系统可以根据变压器的运行参数,利用推理方式并结合专家系统的知识判断变压器的运行状态,给出可能的故障类型,实现故障的自动诊断.该系统提高了电力变压器运行的科学性和使用效率.     

数字化制造系统故障诊断方法的研究

针对数字化制造系统故障的并发性和故障种类多,表现形式不一的实际情况,探讨了适合数字化制造系统的故障诊断方法。