一种SRAM型FPGA单粒子效应故障注入方法

随着FPGA在航天领域的广泛应用,SRAM型FPGA的单粒子故障也越来越引起人们的重视,用故障注入技术模拟单粒子效应是研究单粒子效应对SRAM器件影响的重要手段,该文主要研究SRAM型FPGA单粒子翻转、单粒子瞬态脉冲的故障注入技术,并在伴随特性的基础上,提出一种单粒子瞬态脉冲故障注入技术。该方法使注入故障脉冲宽度达到...     

基于定向故障注入的SRAM型FPGA单粒子翻转效应评估方法

介绍了一种基于定向故障注入的SRAM型FPGA单粒子翻转效应评估方法。借助XDL工具,该方法解析了Virtex-4 SX55型FPGA的帧地址与物理资源之间的对应关系;将电路网表中的资源按模块分组,利用部分重构技术分别对电路整体及各分组相关的配置帧进行随机故障注入,以评估电路整体及其子模块的抗单粒子翻转能力;按模块分组对电路分别进行部分三模冗余(TMR)加固和故障注入实验,以比较不同加固方案的效果。实验结果表明:电路的抗单粒子翻转能力与其功能和占用的资源有关;在FPGA资源不足以支持完全TMR的情况下,该方法可以帮助设计者找到关键模块并进行有效的电路加固。     

单粒子翻转效应的FPGA模拟技术

随着半导体工艺节点遵循摩尔定律逐渐缩小,空间环境中辐射诱发的单粒子效应(Single Event Effect,SEE)对集成电路造成的影响却在不断增加.单粒子翻转(Single Event Upset,SEU)效应是最为普遍的单粒子效应,表现为电路存储单元和时序逻辑中的逻辑位翻转,在集成电路中常采用故障注入技术来模拟...     

基于PSpice的电路故障注入仿真分析方法研究

研究了一种利用EDA软件来进行电路故障注入仿真分析的方法,对故障检测率进行了估算.以某型导弹的舵机控制电路为例,进行了验证.结果表明,该方法对提高系统的测试性有一定的实用价值.     

航天单粒子事件故障注入系统研究

本文介绍了一种基于内存故障注入和总线故障注入相结合的单粒子事件故障注入系统．首先介绍了故障注入系统的功能及框架，然后以通用性和可扩展性为前提，对实现故障注入器的关键技术进行了探讨．测试结果表明。利用本文介绍的故障注入系统，具有成本低、通用性强、故障注入方便快捷、全动态实时和定量注入等特点．     

基于VHDL故障注入的处理器敏感性分析

针对航天应用的处理器敏感性评估需求,采用仿真命令技术开发了一种基于VHDL的故障注入工具.以LEON3处理器为目标模型进行了故障注入实验,得到了流水线寄存器的敏感性,并对敏感性较高的寄存器加固之后再次进行可靠性评估,从而验证了该故障注入工具的有效性.本故障注入工具适用于基于VHDL的RTL级处理器的软错误敏感性分析.     

面向航空环境的多时钟单粒子翻转故障注入方法

随着新型电子器件越来越多地被机载航电设备所采用,单粒子翻转(Single Event Upset, SEU)故障已经成为影响航空飞行安全的重大隐患。首先,针对由于单粒子翻转故障的随机性,该文对不同时刻发生的单粒子翻转故障引入了多时钟控制,构建了SEU故障注入测试系统。然后模拟真实情况下单粒子效应引发的多时间点故障,研究了单粒子效应对基于FPGA构成的时序电路的影响,并在线统计了被测模块的失效数据和失效率。实验结果表明,对于基于FPGA构建容错电路,采用多时钟沿三模冗余(Triple Modular Redundancy, TMR) 加固技术可比传统TMR技术提高约1.86倍的抗SEU性能;该多时钟SEU故障注入测试系统可以快速、准确、低成本地实现单粒子翻转故障测试,从而验证了SEU加固技术的有效性。     

SRAM型FPGA单粒子翻转模拟系统研究

SRAM型FPGA在空间辐照环境下,容易受到单粒子效应的影响,导致FPGA存储单元发生位翻转,翻转达到一定程度会导致功能错误。为了评估FPGA对单粒子效应的敏感程度和提高FPGA抗单粒子的可靠性,对实现故障注入的关键技术进行了研究,对现有技术进行分析,设计了单粒子翻转效应敏感位测试系统,利用SRAM型FPGA部分重配置特性,采用修改FPGA配置区数据位来模拟故障的方法,加速了系统的失效过程,实现对单粒子翻转敏感位的检测和统计,并通过实验进行验证,结果表明:设计合理可行,实现方式灵活,成本低,为SRAM型FPGA抗单粒子容错设计提供了有利支持。     

一种针对FPGA位流的自动化故障注入分析方法

理论上通过篡改FPGA位流,利用其实现的密码算法的错误输出可以分析出密钥,但这种攻击通常需要非常了解目标FPGA的内部结构与位流的对应关系。而位流逆向的难度很大,导致此类攻击的实用性不高。文章提出一种针对FPGA位流的自动化故障注入分析方法,不需要逆向位流,结合张帆等人提出的持久性故障分析理论,把因篡改算法常量导致的出错结果作为可利用的故障。并首次在Xilinx-7系列FPGA开发板上利用Spider进行电压故障注入实验,480条错误密文就可以得到AES-128的密钥,且在10 min内可以完成数据的采集和分析。对于加密位流的情况,可以先利用电磁侧信道分析方法得到明文位流,再结合该文的分析方法来进行密钥破解。     

一种基于编码的存储器加固设计

在太空辐射环境中存在各种宇宙射线和一些高能粒子,其中单粒子翻转（SEU）效应是引起存储器软错误的重要因素,降低了数据传输的可靠性,因此成为当前集成电路抗辐射加固设计的研究重点之一。标准的纠错编码（ECC）设计冗余度将占用超过50%的存储量,该设计基于缩短汉明码的原理实现了对32位存储器采用7位冗余码进行纠错编码的SEC-DED加固设计,在资源上得到了优化;同时从概率的角度分析了可靠性的理论基础,通过编码可靠性可以提高3到6个数量级。     

频分多址接入模型设计及MATLAB仿真计算

介绍了一种频分多址模型,并对模型进行了理论分析,采用编程模拟了其通信过程,对实验结果进行了分析,实验表明该方法实用可行。     

基于Windows的GSM系统的仿真

移动通信系统仿真工具价格昂贵,不利于在教学环节中推广。本文提出了利用Windows操作系统对GSM系统进行仿真,并主要介绍了移动交换机系统部分的仿真。着重阐述了MSC的FSM模型的仿真实现,并且根据最新的资费方案对GSM系统的计费模型进行了仿真。     

基于着色Petri网的交换式局域网仿真

利用CPN—Tools建模辅助工具建立了基于着色Petri网的交换式局域网模型,通过模型的仿真运行得出了网络流量和网络延时之间的关系,模型的构件组成为交换机、工作站、服务器。     

后端互联工艺对集成电路单粒子翻转效应的影响

基于Geant4工具,进行高能粒子入射的蒙特卡洛仿真。介绍了仿真理论,以总反应截面和淀积电荷为参量,研究了后端金属互联工艺对于半导体集成电路单粒子翻转效应(SEE)的影响。实验结果表明,钨层的存在会对半导体器件的单粒子翻转效应有一定的增强作用。金属铝/铜与入射粒子的核反应作用效果相近,相交点对应的电荷淀积量在0.66 pC。大于此电荷量,铝的总反应截面大于铜;而小于此电荷量,则是铜的总反应截面大于铝。欧姆接触的阻挡层钛和氮化钛对单粒子翻转效应略有减缓作用。     

基于Virtools的柔性线缆建模及其运动仿真

针对虚拟环境中柔性线缆建模仿真中存在的真实性和沉浸感不足等问题,基于Virtools虚拟开发平台,设计实现了一种虚拟环境下的柔性线缆分段平滑的建模方法.充分利用Virtools平台模块化的建模优势及其易操作特点,采用离散控制点控制算法,对虚拟环境下柔性线缆的牵引与平移运动进行仿真实现,并封装成可快速实现线缆运动控制功能的通用BIG(Behavior Graph)模块库,以便于开发人员通过可视化的流程规划与简单的参数调整轻易的控制修改相关参数,满足开发需求,提高了开发效率.     

基于向量传播的单粒子瞬态模拟方法研究

提出了一种基于向量传播的单粒子瞬态(SET)模拟方法。基于4值参数的模型来表征SET脉冲的形状,建立脉冲参数传播的数据库。使用查找表及经验公式来计算SET脉冲形状参数在逻辑门节点之间的传播。为了模拟SET脉冲在传播过程中的重汇聚,定义了4种重汇聚模式,并给出对应的等效脉冲计算方法。提出的基于向量传播的分析算法能够对SET脉冲的产生、传播及捕获过程进行精确分析。ISCAS''89电路的实验结果表明,该方法与Hspice仿真方法的平均误差为1.827%,计算速度提升了1 700倍。在不损失精度的前提下,该方法可对VLSI电路在通用或特定测试向量下的可靠性进行快速自动分析。     

基于Matlab的警戒控制器的仿真研究

为了提高动态系统性能指标的要求,本文提出了警戒控制器的控制算法。通过Matlab矩阵运算和图形功能编写最小二乘法的算法程序,对动态系统进行参数辨识。应用Matlab的程序对自校正控制律与警戒控制律所决定的系统性能指标进行仿真,经过比较与分析表明,将参数估计的误差的不精确性考虑到控制算法的警戒控制的动态性能指标达到最小,控制效果优于自校正控制,这对建立适合过程控制的特点的控制方法是十分有效的。     

基于混响室的雷达杂波多普勒频谱模拟

为提供更全面的雷达杂波模拟信号来有效评估雷达在杂波环境下的目标检测和跟踪性能,文中分析了混响室条件下接收信号多普勒频谱展宽和频移,提出了一种基于混响室的雷达杂波多普勒频谱模拟新方法.用加拿大IPIX雷达海杂波频谱作为参考分析实验,结果表明模拟杂波与真实海杂波在多普勒频谱范围上有一致性,而且可通过调制搅拌器的搅拌速率来模拟不同的海面情况,说明混响室可用于模拟雷达杂波.     

Primary User Emulation Detection Algorithm Based on Distributed Sensor Networks

In this paper, we propose a novel primary user emulation (PUE) detection approach which employs a distributed sensor network, where each sensor node operates as an independent PUE detector. Distributed nodes collaborate in order to obtain the final detection results for the whole network. A voting algorithm is used to improve the performance of energy detection, while the classification is conducted by the nearest node in order to improve the efficiency of the detector. As a result of voting, if a potential primary user exists, then the features of the unknown user is compared with entries from the database in order to obtain a solid detection match. An artificial neural network (ANN) is used for the classification of an unknown user. To assess the accuracy of the detection result, we implement a reliability check at the output of ANN. The proposed algorithm is validated via computer simulations as well as by experimental hardware implementations using the Universal Software Radio Peripheral (USRP) software-defined radio (SDR) platform. The experiment results show that the distributed network detector detects the PUE 180–200%, depending on the number of primary users, faster than single node detector.