淺議星載嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可靠性技術(shù)

王雪梅 趙 昕

(商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 商丘 476000)

對(duì)于星載嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)需要在惡劣的空間條件下，需要承受太空高真空、溫度、輻射等極端條件地影響，為了盡量避免星載嵌入式計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障和延長(zhǎng)星載嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的事業(yè)壽命，因此對(duì)于星載嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性應(yīng)該得到足夠的重視，依據(jù)現(xiàn)有的星載嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)技術(shù)，不斷創(chuàng)新和提高，星載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性。

1 星載嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可靠性存在的問(wèn)題

1.1 由于我國(guó)星載嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)的起步比較晚，對(duì)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可靠性的技術(shù)還不是很成熟，因此星載嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性還存在許多缺陷。雖然目前我國(guó)星載嵌入式計(jì)算機(jī)正朝小型化、高性能等方向發(fā)展，但對(duì)嵌入式計(jì)算機(jī)的可靠性要求卻越來(lái)越高。這就帶來(lái)了很多星載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可靠性的問(wèn)題，如何在降低星載計(jì)算機(jī)體積和質(zhì)量的前提下，保證計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性成了重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象。

1.2 隨著星載嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于星載嵌入式計(jì)算機(jī)整體可靠性的要求越來(lái)越高，在對(duì)星載嵌入式計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)建造過(guò)程中，為了提高計(jì)算機(jī)大規(guī)模集成電路的性能，就無(wú)法滿足對(duì)星載計(jì)算機(jī)的可靠性指標(biāo)，從而使星載嵌入式計(jì)算機(jī)的使用壽命年限達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。

1.3 在星載嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件編程中，常常由于在軟件編程中無(wú)法達(dá)到要求，導(dǎo)致星載嵌入式計(jì)算機(jī)的可靠性下降。所以星載嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件編程配置也帶來(lái)可靠性的問(wèn)題。

2 星載嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可靠性技術(shù)的探討

2.1 在對(duì)星載嵌入式計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)中，科研人員需要根據(jù)星載計(jì)算機(jī)的用途和充分考慮到太空不良因素對(duì)星載計(jì)算機(jī)帶來(lái)的影響，制定科學(xué)合理地設(shè)計(jì)方案，引進(jìn)新的星載計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)提計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性。目前國(guó)內(nèi)外廣泛使用容錯(cuò)技術(shù)，來(lái)對(duì)星載嵌入式計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，容錯(cuò)技術(shù)主要是利用了冗余技術(shù)及時(shí)發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)的故障，通過(guò)自動(dòng)檢測(cè)，根據(jù)計(jì)算機(jī)的故障采取相應(yīng)的維修措施，促使星載嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)工作或自動(dòng)停機(jī)，來(lái)有效地提高星載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)在星載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，科研人員還需要設(shè)計(jì)科學(xué)合理的星載計(jì)算機(jī)工作系統(tǒng)，保證星載計(jì)算機(jī)在不同階段的正常運(yùn)行，來(lái)提高星載計(jì)算機(jī)的可靠性。

2.2 星載嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性是在設(shè)計(jì)規(guī)定的條件和時(shí)間能完成設(shè)計(jì)規(guī)定的工作的能力。由于星載嵌入式計(jì)算機(jī)是需要承受太空中高真空、溫度和高輻射等諸多不良環(huán)境在運(yùn)行工作，星載嵌入式計(jì)算機(jī)的電子元器件在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行下不斷的受到不同程度的損害，逐漸影響計(jì)算機(jī)部分功能的正常運(yùn)行，導(dǎo)致星載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可靠性降低。其中太空的粒子輻射對(duì)星載計(jì)算機(jī)造成的損害最大，對(duì)星載嵌入式計(jì)算機(jī)的可靠性影響極大，因此在對(duì)星載計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)制造過(guò)程中，需要加強(qiáng)對(duì)星載計(jì)算機(jī)部件的質(zhì)量，對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、元器件、接口電路等部位的抗輻射能力進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶岣?，不斷通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)來(lái)提高和檢驗(yàn)星載嵌入式計(jì)算機(jī)的可靠性，同時(shí)科研人員需要不斷開(kāi)發(fā)研究新的高性能材料、新的技術(shù)手段來(lái)進(jìn)一步提高星載計(jì)算機(jī)承受宇宙空間環(huán)境的能力，延長(zhǎng)星載計(jì)算機(jī)的使用壽命。

2.3 對(duì)計(jì)算機(jī)軟件是星載嵌入式計(jì)算機(jī)的核心組成之一，由于計(jì)算機(jī)軟件在軌運(yùn)行的過(guò)程中是不可修復(fù)的，當(dāng)星載計(jì)算機(jī)軟件出現(xiàn)故障時(shí)，為直接導(dǎo)致星載計(jì)算機(jī)在軌運(yùn)行出現(xiàn)不可修復(fù)的故障而失去工作能力，因此在星載嵌入式計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)中要嚴(yán)格按照要求，對(duì)星載嵌入式計(jì)算機(jī)進(jìn)行在軌編程，對(duì)軟件代碼進(jìn)行嚴(yán)格的校驗(yàn)和計(jì)算，來(lái)保證星載計(jì)算機(jī)軟件的可靠性，同時(shí)科研人員需要不斷探索研究，使星載計(jì)算機(jī)軟件擁有自行可修復(fù)的能力，保證星載計(jì)算機(jī)軟件在出現(xiàn)故障時(shí)能夠及時(shí)采取相應(yīng)維修措施，來(lái)恢復(fù)星載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)正常工作，進(jìn)一步提高星載嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在軌運(yùn)行的可靠性。

2.4 對(duì)于星載嵌入式計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)制造是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，其中還包括了星載計(jì)算機(jī)電磁兼容設(shè)計(jì)、自主切換設(shè)計(jì)和電路保護(hù)等一系列的設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)星載嵌入式計(jì)算機(jī)電磁兼容設(shè)計(jì)能夠有效地解決星載計(jì)算機(jī)各個(gè)系統(tǒng)之間電磁干擾和宇宙空間的電磁輻射干擾，通過(guò)對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的研究不僅能解決星載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部的兼容問(wèn)題，還能減少星載嵌入式計(jì)算機(jī)在軌運(yùn)行受到電磁干擾的影響，能一定程度增強(qiáng)計(jì)算機(jī)的可靠性。星載嵌入式計(jì)算機(jī)的自主切換設(shè)計(jì)是其在軌運(yùn)行的重要保證，在當(dāng)星載嵌入式一個(gè)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障后，會(huì)自動(dòng)發(fā)出信號(hào)，自主切換開(kāi)啟另一臺(tái)計(jì)算機(jī)，確保衛(wèi)星的正常運(yùn)行，來(lái)提高星載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性。星載嵌入式計(jì)算機(jī)擁有許多電路，如果出現(xiàn)故障，如短路，會(huì)直接影響星載計(jì)算機(jī)的工作，因此科研人員需要對(duì)星載計(jì)算機(jī)電路進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，通過(guò)采用一些保護(hù)措施來(lái)解決星載計(jì)算機(jī)電路在軌運(yùn)行中出現(xiàn)的各種電路問(wèn)題，進(jìn)一步確保星載嵌入式計(jì)算機(jī)的正常工作。

3 總結(jié)

近幾年來(lái)，我國(guó)星載嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)有了很大的進(jìn)步，但仍然存在很多缺陷和不足，這就需要相關(guān)科研人員不斷提高自身素質(zhì)，結(jié)合現(xiàn)有的星載嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)，不斷探索、創(chuàng)新，來(lái)提高星載嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性，努力延長(zhǎng)衛(wèi)星的使用壽命。

［1]陳明清.《提高星載控制計(jì)算機(jī)可靠性研制總結(jié)報(bào)告》［R]，“十五”星箭可靠性增長(zhǎng)項(xiàng)目，2005，5.

［2]楊為民.《可靠性維修性保障性總論》［M].國(guó)防工業(yè)出版社，2001.

［3]楊雅，袁靂，范宇飛.《星載嵌入式計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的研究》［C]，中國(guó)首屆嵌入技術(shù)應(yīng)用交流會(huì)會(huì)刊暨論文集，2002，3.