淺議星載嵌入式計算機系統(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)

對于星載嵌入式計算機系統(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算機出現(xiàn)故障和延長星載嵌入式計算機系統(tǒng)的事業(yè)壽命，因此對于星載嵌入式計算機系統(tǒng)的可靠性應(yīng)該得到足夠的重視，依據(jù)現(xiàn)有的星載嵌入式計算機系統(tǒng)技術(shù)，不斷創(chuàng)新和提高，星載計算機系統(tǒng)的可靠性。

1 星載嵌入式計算機系統(tǒng)可靠性存在的問題

1.1 由于我國星載嵌入式計算機技術(shù)的起步比較晚，對于計算機系統(tǒng)可靠性的技術(shù)還不是很成熟，因此星載嵌入式計算機系統(tǒng)的可靠性還存在許多缺陷。雖然目前我國星載嵌入式計算機正朝小型化、高性能等方向發(fā)展，但對嵌入式計算機的可靠性要求卻越來越高。這就帶來了很多星載計算機系統(tǒng)可靠性的問題，如何在降低星載計算機體積和質(zhì)量的前提下，保證計算機系統(tǒng)的可靠性成了重點關(guān)注的對象。

1.2 隨著星載嵌入式計算機技術(shù)的發(fā)展，對于星載嵌入式計算機整體可靠性的要求越來越高，在對星載嵌入式計算機進行設(shè)計建造過程中，為了提高計算機大規(guī)模集成電路的性能，就無法滿足對星載計算機的可靠性指標，從而使星載嵌入式計算機的使用壽命年限達不到設(shè)計要求。

1.3 在星載嵌入式計算機系統(tǒng)軟件編程中，常常由于在軟件編程中無法達到要求，導(dǎo)致星載嵌入式計算機的可靠性下降。所以星載嵌入式計算機系統(tǒng)的軟件編程配置也帶來可靠性的問題。

2 星載嵌入式計算機系統(tǒng)可靠性技術(shù)的探討

2.1 在對星載嵌入式計算機設(shè)計中，科研人員需要根據(jù)星載計算機的用途和充分考慮到太空不良因素對星載計算機帶來的影響，制定科學(xué)合理地設(shè)計方案，引進新的星載計算機技術(shù)來提計算機系統(tǒng)的可靠性。目前國內(nèi)外廣泛使用容錯技術(shù)，來對星載嵌入式計算機進行設(shè)計制造，容錯技術(shù)主要是利用了冗余技術(shù)及時發(fā)現(xiàn)計算機出現(xiàn)的故障，通過自動檢測，根據(jù)計算機的故障采取相應(yīng)的維修措施，促使星載嵌入式計算機系統(tǒng)自動恢復(fù)工作或自動停機，來有效地提高星載計算機系統(tǒng)的可靠性。同時在星載計算機系統(tǒng)的設(shè)計中，科研人員還需要設(shè)計科學(xué)合理的星載計算機工作系統(tǒng)，保證星載計算機在不同階段的正常運行，來提高星載計算機的可靠性。

2.2 星載嵌入式計算機系統(tǒng)的可靠性是在設(shè)計規(guī)定的條件和時間能完成設(shè)計規(guī)定的工作的能力。由于星載嵌入式計算機是需要承受太空中高真空、溫度和高輻射等諸多不良環(huán)境在運行工作，星載嵌入式計算機的電子元器件在長時間運行下不斷的受到不同程度的損害，逐漸影響計算機部分功能的正常運行，導(dǎo)致星載計算機系統(tǒng)可靠性降低。其中太空的粒子輻射對星載計算機造成的損害最大，對星載嵌入式計算機的可靠性影響極大，因此在對星載計算機的設(shè)計制造過程中，需要加強對星載計算機部件的質(zhì)量，對計算機系統(tǒng)、元器件、接口電路等部位的抗輻射能力進行適當(dāng)?shù)奶岣?，不斷通過模擬實驗來提高和檢驗星載嵌入式計算機的可靠性，同時科研人員需要不斷開發(fā)研究新的高性能材料、新的技術(shù)手段來進一步提高星載計算機承受宇宙空間環(huán)境的能力，延長星載計算機的使用壽命。

2.3 對計算機軟件是星載嵌入式計算機的核心組成之一，由于計算機軟件在軌運行的過程中是不可修復(fù)的，當(dāng)星載計算機軟件出現(xiàn)故障時，為直接導(dǎo)致星載計算機在軌運行出現(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算機設(shè)計研發(fā)中要嚴格按照要求，對星載嵌入式計算機進行在軌編程，對軟件代碼進行嚴格的校驗和計算，來保證星載計算機軟件的可靠性，同時科研人員需要不斷探索研究，使星載計算機軟件擁有自行可修復(fù)的能力，保證星載計算機軟件在出現(xiàn)故障時能夠及時采取相應(yīng)維修措施，來恢復(fù)星載計算機系統(tǒng)正常工作，進一步提高星載嵌入式計算機系統(tǒng)在軌運行的可靠性。

2.4 對于星載嵌入式計算機設(shè)計制造是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，其中還包括了星載計算機電磁兼容設(shè)計、自主切換設(shè)計和電路保護等一系列的設(shè)計。通過對星載嵌入式計算機電磁兼容設(shè)計能夠有效地解決星載計算機各個系統(tǒng)之間電磁干擾和宇宙空間的電磁輻射干擾，通過對這項技術(shù)的研究不僅能解決星載計算機系統(tǒng)內(nèi)部的兼容問題，還能減少星載嵌入式計算機在軌運行受到電磁干擾的影響，能一定程度增強計算機的可靠性。星載嵌入式計算機的自主切換設(shè)計是其在軌運行的重要保證，在當(dāng)星載嵌入式一個計算機出現(xiàn)故障后，會自動發(fā)出信號，自主切換開啟另一臺計算機，確保衛(wèi)星的正常運行，來提高星載計算機系統(tǒng)的可靠性。星載嵌入式計算機擁有許多電路，如果出現(xiàn)故障，如短路，會直接影響星載計算機的工作，因此科研人員需要對星載計算機電路進行科學(xué)合理的設(shè)計，通過采用一些保護措施來解決星載計算機電路在軌運行中出現(xiàn)的各種電路問題，進一步確保星載嵌入式計算機的正常工作。

3 總結(jié)

近幾年來，我國星載嵌入式計算機技術(shù)有了很大的進步，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)有的星載嵌入式計算機技術(shù)，不斷探索、創(chuàng)新，來提高星載嵌入式計算機系統(tǒng)的可靠性，努力延長衛(wèi)星的使用壽命。

［1]陳明清.《提高星載控制計算機可靠性研制總結(jié)報告》［R]，“十五”星箭可靠性增長項目，2005，5.

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

［3]楊雅，袁靂，范宇飛.《星載嵌入式計算機實時操作系統(tǒng)的研究》［C]，中國首屆嵌入技術(shù)應(yīng)用交流會會刊暨論文集，2002，3.