学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

星载计算机COTS技术下抗SEL辐射效应研究与实现

作　者: 李毅
导　师: 张春元
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 星载计算机抗辐射商用现货(COTS)技术单粒子闭锁(SEL) 二次电源
分类号: V446
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 337次
引　用: 4次
阅　读: 论文下载

内容摘要

小卫星是当前航天领域的一个重要的前沿研究方向,对国防建设具有重大意义。星载计算机作为小卫星的核心部件,主要用于卫星控制、星务管理、数据处理等,是计算机在空间应用的重要内容。然而宇宙的辐射环境会使计算机受到电磁场的辐射和高能粒子的冲击,星载计算机必须具有抗辐射的功能。随着小卫星用途的多样化和轨道的空间扩展,传统的屏蔽和加固技术已经越来越难以满足星载计算机性能和抗辐射能力的要求,新兴的商用现货(COTS)技术逐渐成为了目前国际上空间领域研究的热点。本文基于COTS技术,研究了星载计算机空间抗单粒子闭锁(SEL)辐射效应的解决方案,并应用到本课题研制的一款性能高、成本低、具有空间抗辐射能力的星载计算机原型样机中。本文在研究空间辐射环境理论和电子器件辐射效应的基础上,分析了COTS技术的空间应用可行性和优势,总结了星载计算机COTS技术下对各辐射效应的抗辐射方法。在深入理解SEL辐射效应机理的基础上,提出了一种基于COTS技术的抗SEL保护电路,并在原型样机上进行了设计实现;在研究星载计算机电源系统理论的基础上,结合抗SEL的功能支持并加入功耗与电源管理,设计实现了原型样机的电源系统;从而完成了星载计算机抗SEL解决方案的实现和原型应用。最后给出了抗SEL解决方案的模拟验证和演示。本文的设计研究经进一步完善和模块化后能够直接应用于空间实用的星载计算机乃至整星中。本课题的研究成果旨在加强我国星载计算机的抗辐射能力,对推动国内空间科学技术的前进和计算机技术的航天应用发展,都具有着重大的现实意义。

全文目录

摘要  10-11
ABSTRACT  11-12
第一章引言  12-16
  1.1 课题背景  12-13
  1.2 国内外发展和现状  13-14
  1.3 本课题的来源和成果  14
  1.4 本文的主要工作和章节安排  14-16
第二章星载计算机抗辐射理论研究  16-23
  2.1 空间辐射环境研究  16-17
    2.1.1 天然空间辐射环境  16-17
    2.1.2 航天器内的辐射环境  17
  2.2 电子器件的辐射效应  17-21
    2.2.1 辐射总剂量(TID)  18
    2.2.2 单粒子效应(SEE)  18-21
      2.2.2.1 单粒子翻转(SEU)  18-20
      2.2.2.2 单粒子闭锁(SEL)  20-21
  2.3 COTS 技术  21-22
  2.4 星载计算机COTS 技术下抗辐射方法综述  22
  2.5 小结  22-23
第三章星载计算机原型样机  23-27
  3.1 系统结构  23-25
  3.2 抗辐射技术  25-26
  3.3 小结  26-27
第四章星载计算机抗SEL 保护电路设计与实现  27-42
  4.1 抗SEL 解决方案  27-29
    4.1.1 抗SEL 关键点分析  27
    4.1.2 抗SEL 解决方案组成  27-29
  4.2 抗SEL 保护电路  29-33
    4.2.1 抗SEL 保护电路原理  29-30
    4.2.2 抗SEL 保护电路设计  30-33
  4.3 抗SEL 保护电路应用  33-40
    4.3.1 抗SEL 保护电路应用设计  33-35
    4.3.2 抗SEL 保护电路应用优化  35-37
      4.3.2.1 抗SEL 监测灵敏度  35-36
      4.3.2.2 抗SEL 保护网络  36-37
    4.3.3 抗SEL 保护电路应用实现  37-40
      4.3.3.1 抗SEL 保护电路在CPU 板上的实现  37-38
      4.3.3.2 抗SEL 保护电路在接口板上的实现  38-40
  4.4 关于抗SEL 保护电路的几点考虑  40-41
  4.5 小结  41-42
第五章星载计算机抗SEL 电源系统设计与实现  42-58
  5.1 星载计算机电源系统理论  42-47
    5.1.1 卫星电源系统  42-44
    5.1.2 现代电源技术和星载计算机电源  44-46
    5.1.3 电源IC 的选择  46-47
  5.2 功耗和电源管理  47-50
    5.2.1 功耗需求估算  47-48
    5.2.2 多电源电路的可靠性设计  48-50
    5.2.3 漏电问题解决  50
  5.3 抗SEL 电源系统设计实现  50-55
    5.3.1 供电结构  51
    5.3.2 CPU 板供电  51-54
    5.3.3 接口板供电  54-55
  5.4 关于抗SEL 电源系统的几点考虑  55-57
  5.5 小结  57-58
第六章模拟验证与演示  58-62
  6.1 模拟验证  58-60
    6.1.1 故障注入法  58-59
    6.1.2 模拟验证原理  59-60
  6.2 验证演示板实现  60-61
  6.3 小结  61-62
第七章结束语  62-64
  7.1 工作总结  62-63
  7.2 展望  63-64
致谢  64-66
参考文献  66-70
附录A 作者攻读硕士期间发表的论文  70-71
附录B 星载计算机原型样机部分实物图  71-72
附录C 部分PCB 原理图  72-77

星载计算机COTS技术下抗SEL辐射效应研究与实现

内容摘要

全文目录

相似论文