ЖУРНАЛ «СТА» №1/2008

Учитывая устоявшиеся терминологию и идеологию протоколов по ГОСТ 26765.5287, предлагается максимально использовать те же термины и форматы и в протоколе RS485. При этом реали- зация протокола поддерживается про- граммным способом, а обмен с абонен- том допускается в заданные моменты по системным циклам. О БЕСПЕЧЕНИЕ РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ И ОТКАЗОУСТОЙЧИВОСТИ Для обеспечения радиационной стойкости и отказоустойчивости могут быть использованы избыточные ресур- сы микроЭВМ. Приборы БВК (рис. 2) имеют «хо- лодный» резерв и рассчитаны на функ- ционирование с принудительным пе- реключением режима (ППР) [2]. Все связи с БА, внутри БВК и между моду- лями ЛК и СК (за исключением мик- роЭВМ) выполнены с «крестами». Во включённом состоянии находятся один или два комплекта СК (один из них — ведущий), микроЭВМ, один ЛК ориентации и стабилизации и один комплект ЛК жизнеобеспечения. ЛК «важных» команд содержит три ком- плекта с мажорированием выходов, но включается только в заданный момент на время работы заложенной времен- ной программы. Системы жизнеобес- печения имеют резервный контур уп- равления с командной матрицы СК на случай отказа обоих комплектов ЛК. При сеансовом режиме работы ЛК по- лезной нагрузки (один из комплектов) включается только на время сеанса. Приборы переключаются жёсткой вре- менной программой СК из одного со- стояния (резерв/работа) в другое при смене месяца (или с некоторой задерж- кой, если в момент переключения не- возможно приостановление выполне- ния целевой программы). Модули ос- новного и резервного комплектов раз- мещаются вперемежку в одном моно- блоке, для того чтобы выключенный модуль подогревался и релаксация на- копленной дозы проходила более ин- тенсивно. При отсутствии резерва, на- пример по причине отказов по мере ис- течения САС, для достижения макси- мального значения ПНД необходимо выключать питание на время 3050 ча- сов после набора каждой очередной дозы в 100300 рад за несколько меся- цев работы во включённом состоянии. Этого может оказаться достаточно, чтобы накопленный в процессе работы избыточный по сравнению с выклю- ченным состоянием заряд полностью релаксировал. В таблице 2 в соответствии с резуль- татами испытаний [2] приведены ожи- даемые значения ПНД в разных режи- мах для используемой зарубежной эле- ментной базы индустриального назна- чения и отечественной элементной ба- зы с приёмкой 5. На рис. 3 приведен график зависимости поглощённой до- зы в кремнии ИМС от толщины по алюминию защиты для срока активно- го существования космического аппа- рата на геостационарной орбите, рав- ного 10 годам. Для элементной базы МicroPC выбираем защиту толщиной 12 мм, для отечественной — 8 мм, что определяет величину поглощённой до- зы. В таблице 2 показаны значения со- ответствующих коэффициентов запаса по ПНД для режима ППР при сущест- вующих радиационных условиях на ор- бите. Полученные результаты гаранти- руют устойчивость к низкоинтенсив- ному излучению при эксплуа- тации (ГОСТ 20.57.30898). Тяжёлые заряженные части- цы (ТЗЧ) космического прост- ранства, воздействуя на ИМС, могут вызвать искажения от- дельных битов данных или программы. Интенсивность сбоев зависит от типа исполь- зуемой памяти, параметров ор- биты и активности Солнца. Для статической памяти 537й серии объёмом 32 кбайт, ис- пользуемой в СК и ЛК, ожида- емая средняя интенсивность сбоев для высоких орбит мо- жет доходить в сутки до 0,0001 сбоя, а пиковая — до 1 сбоя. Сбои динамической памяти объёмом 24 Мбайт могут до- стигать интенсивности 0,01 сбоя в сутки, а флэшпамяти — 0,0000001 сбоя в сутки (по дан- ным Кузнецова Н.В., НИИ ЯФ МГУ). ПЗУ СК и ЛК, не ис- пользующее зарядовое хране- ние информации, подобным сбоям не подвержено. В БВК предлагается использование следующей концепции парирования последствий сбоев. Для команд управления, ложная вы- дача которых или невыдача в заданное время имеет фатальные последствия, используется отдельный трёхканаль- ный ЛК с аппаратным мажорировани- ем. В СК и ЛК предусматриваются сто- рожевой таймер, ОЗУ с обнаружением и исправлением одиночных отказов, контекстная проверка, а для некоторых задач — двойной просчёт. Программы микроЭВМ (ОС РВ и прикладные с общим объёмом 11,5 Мбайт) хранятся в 510 копиях на твёрдых дисках и защищаются кон- трольной суммой, проверяемой при за- грузке. В случае её искажения прово- дится загрузка другой копии, а первая восстанавливается, если это возможно (кстати, флэшпамять имеет ПНД в ре- жиме записи в несколько раз ниже, чем в режиме считывания). РАЗ РА БО Т КИ / КОСМОНА В Т ИК А Узлы БВК, элементная база ИМС приёмка 5 для СК и ЛК НР Режим рабты 8 Толщина защиты (Al), мм 30 ПНД критического узла, крад 10,0 Поглощённая в течение САС доза, крад ≥ 3 ППР 8 180 10,0 ≥ 18 МicroPC, зарубежные ИМС индустриального назна÷ения НР 12 4 2,9 ≥ 1,4 ППР 12 24 2,9 ≥ 8,3 Коэффициент запаса Таблица 2. Оценка запаса по радиационной стойкости при использовании ППР Рис. 3. Зависимость поглощённой дозы от толщины защиты при выводе и эксплуатации БВК на геостационарной орбите в течение 10 лет Толщи- на за- щиты (Al), мм Выведе- ние на орбиту Поглощённая доза, рад 0 4,00E+07 1 5,00E+05 2 8,0E+04 4 1,6E+04 6 5,0E+03 Всего за 10 лет 1,1E+07 8,8E+05 9,6E+04 2,8E+04 8 2,0E+03 10 1,0E+03 12 5,5E+02 14 3,3E+02 16 3,0E+02 1,0E+04 5,0E+03 2,9E+03 2,2E+03 2,1E+03 33 СТА 4/2001 www.cta.ru