空間機器人中央控制器可靠性軟件容錯研究.pdf

1、隨著微型計算機、嵌入式計算機技術(shù)的發(fā)展及其在航天、醫(yī)療和軍事等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，計算機控制系統(tǒng)的可靠性矛盾日益突出。許多應(yīng)用越來越要求系統(tǒng)能在更長的時間里穩(wěn)定可靠地運行。 軟件系統(tǒng)具有復(fù)雜性、抽象性和邏輯性。軟件系統(tǒng)可靠性設(shè)計成為軟件系統(tǒng)的研究重點。而星上軟件控制系統(tǒng)可靠性是航天技術(shù)中的重要研究方向之一，是航天軟件的重要質(zhì)量評價指標。 本文以空間機器人系統(tǒng)為研究背景，對空間機器人軟件控制系統(tǒng)容錯技術(shù)進行了討論和研究，給出了

2、理論分析和具體設(shè)計策略。軟件平臺采用VxWorks強實時嵌入式操作系統(tǒng)，在分析軟件的容錯技術(shù)與應(yīng)用基礎(chǔ)上研究了在空間環(huán)境下軟件容錯設(shè)計的策略與實現(xiàn)方法。 論文首先介紹了空間機器人和軟件可靠性在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，簡單介紹了軟件運行硬件平臺、Vxworks操作系統(tǒng)和系統(tǒng)基本組成結(jié)構(gòu)。 其次，論文詳細分析了故障避免策略、故障屏蔽策略和故障恢復(fù)策略等三類軟件容錯策略的原理，比較了幾種容錯技術(shù)的利與弊，同時分析了空間機器

3、人的實際運行環(huán)境和需求，運用信息冗余、軟件冗余、N文本結(jié)構(gòu)冗余、故障恢復(fù)技術(shù)等相關(guān)理論，在此基礎(chǔ)上建立本文的以操作系統(tǒng)、功能層、應(yīng)用層為層次結(jié)構(gòu)，多種容錯技術(shù)相結(jié)合的容錯體系。 針對操作系統(tǒng)內(nèi)存分配效率和內(nèi)存碎片等可靠性問題，本文對操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理進行了功能擴展，運用故障避免策略原理，消除了操作系統(tǒng)本身的安全隱患。應(yīng)用軟件采用模塊化、層次式容錯設(shè)計，降低系統(tǒng)容錯復(fù)雜度；功能層采用重點模塊3版本結(jié)構(gòu)冗余，保證模塊出口數(shù)據(jù)的可靠性