單粒子故障注入檢測(cè)工具

1.背景介紹

隨著我國(guó)航空、航天任務(wù)蓬勃發(fā)展，天基高速數(shù)據(jù)處理和在軌功能重構(gòu)等新技術(shù)取得了重大突破。然而，空間近地軌道空間存在著各

種不同量的高能帶電粒子，它們具有很強(qiáng)的穿透能力，對(duì)航天裝備上的電子元器件造成嚴(yán)重危害。隨著器件集成度的增加，空間活動(dòng)的

增多，粒子效應(yīng)對(duì)嵌入式處理器的**性造成了惡劣影響，導(dǎo)致航天裝備生故障造任務(wù)失敗。單粒子故障注入檢測(cè)工具

據(jù)國(guó)外相關(guān)研機(jī)構(gòu)對(duì)某航天器發(fā)生異常情況的統(tǒng)計(jì)，由于單粒子效應(yīng)引發(fā)的故障總故障的55%；京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部對(duì)

20世紀(jì)70年代以來(lái)上百次典型在故障分析表明，近40%的功能失效來(lái)自于空間環(huán)境單粒子效的威脅，在天宮一、天宮二號(hào)等飛行

器中，曾多次發(fā)生不明原因的偶發(fā)故障，也都由單粒子效應(yīng)引發(fā)。

因此現(xiàn)在很多航天技術(shù)團(tuán)隊(duì)都在研究針對(duì)性的容錯(cuò)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證方法，以確保航天任務(wù)成功。

單粒子故障注入檢測(cè)工具是在對(duì)單粒子故障模及單粒子故障

注入方法進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上形成的實(shí)物成果，夠有力解決傳統(tǒng)的嵌入式處理器和軟件針對(duì)單粒子防護(hù)驗(yàn)證方法盲目性高，測(cè)試效率

不高等方面問(wèn)題，可滿(mǎn)足對(duì)常用單粒子故障的驗(yàn)證要求。

2.工具介紹

2.1.主要技術(shù)參數(shù)

1)支持瞬態(tài)故障、暫態(tài)故障和長(zhǎng)久故障的模擬；

2)支持對(duì)單bit故障、多bit故障、Stuck-、Stuck-1等故單粒子故障注入檢測(cè)工具

障類(lèi)型的模擬；國(guó)產(chǎn)自主可控軟件

3)基于高斯云模型對(duì)空間單粒子數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)擴(kuò)充，從而真實(shí)模擬目標(biāo)設(shè)計(jì)在特定空間環(huán)境中發(fā)生SEU的情況，并依據(jù)故

障注入結(jié)果對(duì)目標(biāo)設(shè)計(jì)在軌運(yùn)行可靠性進(jìn)行更準(zhǔn)確的估計(jì)；

4)工具具備統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)化的接口，可支持按需集成和擴(kuò)展。

2主要功能配置

單粒子故障注入檢測(cè)工具的主要功能如下：故障注入優(yōu)先級(jí)排序及篩選故障注入信號(hào)生成、故障注入實(shí)施。

1)故障注入先級(jí)排序及篩選：

考慮模塊的功拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和模塊間信號(hào)流，利用單粒子故障敏感性的量化計(jì)算方法，現(xiàn)對(duì)故障注入實(shí)驗(yàn)中故障注入對(duì)象模塊級(jí)優(yōu)先

順序的智能規(guī)劃。單粒子故障注入檢測(cè)工具

2)故障注入信號(hào)生成

考慮空間真實(shí)粒子數(shù)據(jù)布和嵌入式處理電路特性等多方面因素生成故障注入信號(hào)。由于能夠獲取的粒數(shù)據(jù)信息較為單一，該平臺(tái)集成了粒子數(shù)據(jù)擴(kuò)充模塊。

3)故障注入實(shí)施

工具可集成部分設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工具，依據(jù)具體的故障選擇開(kāi)展故障注入，檢測(cè)單粒子故障的防護(hù)有效性。

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