微小衛(wèi)星星載微內(nèi)核實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)及系統(tǒng)容錯(cuò)技術(shù)研究.pdf

1、小衛(wèi)星有重量輕、體積小、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，它工作在無人干預(yù)的低溫、高輻射的空間環(huán)境中，其星務(wù)系統(tǒng)需要滿足集成度高、壽命長(zhǎng)、可靠性高和抗干擾能力強(qiáng)等要求。本文的主要工作是研究如何設(shè)計(jì)高可靠、高容錯(cuò)的嵌入實(shí)時(shí)衛(wèi)星操作系統(tǒng)，并在相關(guān)的軟件工程領(lǐng)域進(jìn)行必要的探索。在比較了多種操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上，本文首先研究了采用微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的小衛(wèi)星操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思想。采用微內(nèi)核結(jié)構(gòu)能夠大大簡(jiǎn)化系統(tǒng)內(nèi)核內(nèi)部以及系統(tǒng)內(nèi)核與應(yīng)用之間的接口，明顯地降低模塊之間調(diào)用的

2、復(fù)雜性，從結(jié)構(gòu)上保證了系統(tǒng)的高可靠性，并且具有易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)。 接下來本文討論了操作系統(tǒng)內(nèi)部任務(wù)結(jié)構(gòu)和任務(wù)調(diào)度策略的設(shè)計(jì)。在分析時(shí)間驅(qū)動(dòng)和事件驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)和缺陷的基礎(chǔ)上，研究了基于消息和定時(shí)任務(wù)處理的時(shí)間、事件混合驅(qū)動(dòng)的搶占式衛(wèi)星操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想。這種思想綜合了時(shí)間驅(qū)動(dòng)和事件驅(qū)動(dòng)的好處，既不會(huì)在負(fù)荷突然升高時(shí)造成失控，也不會(huì)降低關(guān)鍵任務(wù)的響應(yīng)時(shí)間。 其后，在分析容錯(cuò)實(shí)時(shí)系統(tǒng)面臨的主要問題基礎(chǔ)上，本論文對(duì)容錯(cuò)實(shí)時(shí)調(diào)度算法進(jìn)行

3、了深入地研究，提出了一種較通用的容錯(cuò)實(shí)時(shí)調(diào)度算法 LP-FT，它可調(diào)度多種類型的任務(wù)，適用范圍廣泛。本文在理論上證明了該算法的正確性，給出了可調(diào)度條件，進(jìn)行了算法分析，并基于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)VxWorks，設(shè)計(jì)其容錯(cuò)調(diào)度模塊，實(shí)現(xiàn)了 LP-FT容錯(cuò)實(shí)時(shí)調(diào)度算法，最后對(duì)容錯(cuò)調(diào)度模塊進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明，其時(shí)間和空間開銷能夠滿足實(shí)時(shí)系統(tǒng)的要求。 最后，本文著重分析了小衛(wèi)星在空間環(huán)境中運(yùn)行時(shí)的各類故障問題，針對(duì)小衛(wèi)星數(shù)據(jù)存儲(chǔ)提出了編碼容錯(cuò)