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高压直流输电控制保护多重化分析 被引量：23
1
作者 杨光亮 邰能灵 +2 位作者 郑晓冬 涂崎 陈安鹏 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2010年第15期85-90,共6页
介绍了高压直流输电控制保护双重化及三重化的概念及实现原理,列举了当前运行直流系统中单元件故障出口可能导致闭锁的保护。针对保护双重化配置和传感器等单元件的配置情况,对比了ABB公司和南瑞公司为防止因单元件故障导致闭锁采取的... 介绍了高压直流输电控制保护双重化及三重化的概念及实现原理,列举了当前运行直流系统中单元件故障出口可能导致闭锁的保护。针对保护双重化配置和传感器等单元件的配置情况,对比了ABB公司和南瑞公司为防止因单元件故障导致闭锁采取的解决方案。还对3起因测量装置或传感器没有完全双重化而造成停运的事故进行了分析,并介绍了高岭换流站三重化保护存在的问题及解决方案。对直流输电现存的双重化方面的缺陷给出了建议,提出了从根本上解决一套系统维修、另一套系统异常时导致跳闸等问题的方法就是信号接点和控制保护全部三重化。选用"三取二"逻辑的保护设备时,应选用具有3个及以上通道的一次设备,避免单个元件或板卡故障引发直流闭锁。 展开更多
关键词 高压直流输电 直流控制保护 直流停运 双重化 三重化
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一种分布式三模冗余控制系统的实现 被引量：10
2
作者 马连川 刘波 《北方交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2000年第5期71-74,共4页
论述一种分布式三模冗余控制系统的实现 ,包括系统CPU的选择、系统通信网络的实现、系统的同步策略以及三模冗余输出表决器的设计等 .实际表明这种系统设计方案能保证系统具有很高的可靠性、可用性和较快的开发速度 .
关键词 分布式容错系统 三模冗余 控制系统
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浅谈三重冗余控制系统及其表决机制 被引量：12
3
作者 刘志颖 郑松 张瑜 《控制工程》 CSCD 北大核心 2013年第S1期198-201,205,共5页
针对工业生产中对控制系统的高可靠性、高可用性以及高安全性的要求,介绍了三重化硬件冗余控制系统。该系统通过对硬件的三重化冗余(Triple Modular Redundancy)和数据的多数表决机制,配合广泛的自诊断功能实现容错。在控制系统出现单... 针对工业生产中对控制系统的高可靠性、高可用性以及高安全性的要求,介绍了三重化硬件冗余控制系统。该系统通过对硬件的三重化冗余(Triple Modular Redundancy)和数据的多数表决机制,配合广泛的自诊断功能实现容错。在控制系统出现单点故障时仍可以正常运行,当冗余的三个模块中有两个以上发生故障时,控制系统处于失效-安全状态,有效提高控制系统的可靠性、可用性和安全性。文中以常用的三种三重冗余系统为例,分析了三重冗余系统的工作原理和容错机制,并从冗余表决方式、表决适应机制、数字量表决和模拟量表决四个方面重点讨论了三重冗余控制系统的表决机制。最后讨论了三重冗余系统在未来发展中有待改进的相关问题,对相关研究与开发工作具有一定的参考意义。 展开更多
关键词 三重冗余 三选二表决 安全控制
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大规模MPI并行计算的可扩展三模冗余容错机制 被引量：13
4
作者 王之元 杨学军 周云 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第4期1022-1035,共14页
随着系统规模的扩大,并行计算的性能不断提高,但可靠性却也在不断下降,因此需要采用某种容错机制来容忍或恢复硬件故障和数据错误.目前常用的容错机制Checkpoint/Restart和多模冗余均引入了额外的开销,这些开销均在某种程度上制约了并... 随着系统规模的扩大,并行计算的性能不断提高,但可靠性却也在不断下降,因此需要采用某种容错机制来容忍或恢复硬件故障和数据错误.目前常用的容错机制Checkpoint/Restart和多模冗余均引入了额外的开销,这些开销均在某种程度上制约了并行计算的可扩展性.因此,在高性能计算需求不断增长的今天,可扩展容错机制的设计显得尤为迫切和重要.以三模冗余(triple modular redundancy,简称TMR)为典型案例,描述了传统TMR在大规模MPI并行计算上的实现方法,分析了该机制所面临的实际问题,进而指出传统TMR制约了并行计算的扩展.根据该技术所面临的问题,设计了可扩展三模冗余(scalable triple modular redundancy,简称STMR),并进一步验证了其有效性和可扩展性.该机制不仅能够处理Checkpoint/Restart针对的fail-stop故障,还能够解决绝大部分硬件不能直接感知的数据错误.最后,借用BlueGene/L的系统参数进行模拟,预测当系统规模增大时,在分别采用TMR和STMR的情况下并行计算可扩展性的变化,结果进一步验证了STMR是可扩展的容错机制. 展开更多
关键词 容错机制 可扩展性 三模冗余 大规模并行计算 MPI
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基于SRAM型FPGA的容错性设计 被引量：9
5
作者 冯汝鹏 徐伟 朴永杰 《电子测量技术》 2014年第10期76-80,共5页
随着SRAM型FPGA在航天领域中的不断应用,空间环境下单粒子翻转(single event upsets,SEU)问题不断涌现。为了加强航天电子产品在轨的可靠性与安全性,介绍了一种基于Xilinx公司Vertix-II系列FPGA的容错性设计,该设计深入研究了动态刷新(S... 随着SRAM型FPGA在航天领域中的不断应用,空间环境下单粒子翻转(single event upsets,SEU)问题不断涌现。为了加强航天电子产品在轨的可靠性与安全性,介绍了一种基于Xilinx公司Vertix-II系列FPGA的容错性设计,该设计深入研究了动态刷新(Scrubbing)原理,利用反熔丝型FPGA作为控制器实现了对SRAM型FPGA的配置数据进行ms级的周期刷新,并对2种FPGA加入了三模冗余(triple modular redundancy,TMR)及回读比较重加载方法,设计兼顾了系统重构、冗余处理和故障恢复,效果良好。实验结果表明刷新周期仅为131.2ms,远大于空间单粒子翻转率,能有效地抑制单粒子翻转效应的影响。 展开更多
关键词 单粒子效应 动态刷新 三模冗余 重加载
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一种三重化冗余危急跳闸系统设计与实现 被引量：8
6
作者 邹见效 徐红兵 +1 位作者 张正迁 曾斌 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2009年第7期52-56,共5页
为提高汽轮机组危急跳闸系统(ETS)的可靠性,给出了一种三重化冗余(TMR)结构的ETS控制系统设计。系统的信号输入、总线传输、决策、输出环节均采用独立无耦合的TMR结构设计,同时,各环节模块具有自测试诊断功能和支持在线更换模块功能。... 为提高汽轮机组危急跳闸系统(ETS)的可靠性,给出了一种三重化冗余(TMR)结构的ETS控制系统设计。系统的信号输入、总线传输、决策、输出环节均采用独立无耦合的TMR结构设计,同时,各环节模块具有自测试诊断功能和支持在线更换模块功能。采用主机参数同步策略保证系统响应的实时性和准确性,采用可预设的表决策略和模块自检故障表参与决策以提高系统可靠性。通过可靠性分析以及现场调试运行,验证了系统的可靠性及稳定性。 展开更多
关键词 三重化冗余 危急跳闸系统 可靠性 汽轮机 自测试
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基于FPGA的高可靠性SDRAM控制器设计与实现 被引量：8
7
作者 朱文斌 刘春平 黄振 《电讯技术》 北大核心 2011年第10期113-116,共4页
为了实现空间电磁环境中数据缓存,提出了一种采用FPGA设计具有高可靠性的SDRAM控制器方案。该控制器采用自顶向下的模块化设计,包括顶层控制和底层驱动两层状态机,并且通过上电自校验和关键控制模块三模冗余提高其可靠性。在此基础上,... 为了实现空间电磁环境中数据缓存,提出了一种采用FPGA设计具有高可靠性的SDRAM控制器方案。该控制器采用自顶向下的模块化设计,包括顶层控制和底层驱动两层状态机,并且通过上电自校验和关键控制模块三模冗余提高其可靠性。在此基础上,完成了控制器的FPGA硬件实现和测试。测试结果表明,该设计方案具有很高可靠性和可移植性,对应用于空间电磁环境中的数据缓存系统的工程实现具有指导意义。 展开更多
关键词 空间电磁环境 数据缓存 SDRAM控制器 可靠性 三模冗余 自校验
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资源有限FPGA的多通道时间-数字转换系统 被引量：8
8
作者 吴军 王海伟 +4 位作者 郭颖 洪光烈 何志平 徐卫明 舒嵘 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第4期1208-1217,共10页
基于Xilinx XC2V3000芯片设计了一种应用于星载多通道快速激光三维成像雷达中的抗辐照增强型时间-数字转换(Time-to-Digital Converter,TDC)系统。单板2片FPGA内实现了16通道高精度时间间隔测量。采用了多延时链冗余结构,每个测时通道由... 基于Xilinx XC2V3000芯片设计了一种应用于星载多通道快速激光三维成像雷达中的抗辐照增强型时间-数字转换(Time-to-Digital Converter,TDC)系统。单板2片FPGA内实现了16通道高精度时间间隔测量。采用了多延时链冗余结构,每个测时通道由3个物理测时链路组成,最后通过三模冗余增强抗单粒子翻转能力。并应用了通道均匀性校准修正技术,解决了多通道测时均匀性问题。实验结果表明,系统测时精度达到62.9 ps,通道一致性较好,满足激光雷达三维成像要求,同时该技术方案具有低功耗、轻量化等特点。 展开更多
关键词 激光三维成像雷达 时间-数字转换系统 空间应用 资源有限 三模冗余
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三重化冗余多机系统心跳检测机制研究 被引量：6
9
作者 邹见效 张正迁 徐红兵 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期379-383,共5页
以汽轮机三重化冗余危急跳闸系统为对象,研究了用于多主多从结构高可靠系统的心跳故障检测机制。采用PUSH模式结合PULL模式的心跳检测方法,减小了系统的误判率;针对三重化冗余系统的特点,结合不同控制器节点在系统中起的作用,将系统通... 以汽轮机三重化冗余危急跳闸系统为对象,研究了用于多主多从结构高可靠系统的心跳故障检测机制。采用PUSH模式结合PULL模式的心跳检测方法,减小了系统的误判率;针对三重化冗余系统的特点,结合不同控制器节点在系统中起的作用,将系统通信模式设定为多主多从结构。采用分级心跳检测机制和把心跳信息融入系统周期性传输数据中的方法,减少了故障检测的通信开销。仿真及实际应用结果证明了该方法的有效性和可靠性。 展开更多
关键词 心跳检测 主从结构 多机系统 三重化冗余
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软硬协同的嵌入式系统存储可靠性增强设计 被引量：1
10
作者 杨渊 邹祖伟 《太赫兹科学与电子信息学报》 2024年第2期219-226,共8页
单粒子翻转(SEU)效应是造成空天环境中处理器故障的常见原因,需进行有效的防护设计,提升航空航天等高空设备的可靠性。传统的嵌入式可靠性防护设计一般采用单一的硬件或软件方法:采用软件三模冗余实现,需要占用大量的中央处理器(CPU)资... 单粒子翻转(SEU)效应是造成空天环境中处理器故障的常见原因,需进行有效的防护设计,提升航空航天等高空设备的可靠性。传统的嵌入式可靠性防护设计一般采用单一的硬件或软件方法:采用软件三模冗余实现,需要占用大量的中央处理器(CPU)资源;采用硬件电路实现,无法输出错误信息。以PPC460处理器为目标系统,探讨了利用现场可编程门阵列(FPGA)对PPC460处理器的可靠性增强设计方法,同时使用扩展型的汉明码编解码算法、奇偶校验、三模冗余技术,利用软硬协同的方式提高了存储空间内数据的正确性,减少了CPU资源消耗,有效实现了PPC460处理器在特殊复杂环境中对重要数据的高安全、高可靠、抗干扰保护。 展开更多
关键词 现场可编程门阵列(FPGA) 单粒子翻转 汉明码 三模冗余
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基于1553B总线三冗余飞行控制系统设计与可靠性研究 被引量：7
11
作者 刘克亚 刘经宇 +1 位作者 杨峰 于继超 《计算机测量与控制》 2018年第1期119-123,共5页
对系统可靠性的探讨一直是航天飞行器设计过程中的首要议题,飞行控制系统作为核心系统,一旦出现故障会导致整个飞行任务的失败;以提升飞行可靠性需求为出发点,提出了一种基于1553B总线的飞行控制计算机三冗余设计方案,给出了冗余飞控系... 对系统可靠性的探讨一直是航天飞行器设计过程中的首要议题,飞行控制系统作为核心系统,一旦出现故障会导致整个飞行任务的失败;以提升飞行可靠性需求为出发点,提出了一种基于1553B总线的飞行控制计算机三冗余设计方案,给出了冗余飞控系统的架构设计、控制板硬件构成、三模块同步方案和表决算法等设计方法,完成了飞行控制系统的冗余设计策略研究;为适应飞控系统的国产化、小型化、轻质化设计趋势,采用了基于国产SoC芯片的SiP模块以实现工程化;为研究三冗余系统方案可靠性,分析其工作状态建立了Markov模型;最后以Simulink图形化建模方法完成了相关仿真,通过对系统进行典型故障注入验证了冗余管理算法,仿真结果表明提高系统故障检测覆盖率有利于增强系统可靠性。 展开更多
关键词 三冗余 飞行控制系统 1553B总线
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基于K8s的天基云平台可靠性方案设计
12
作者 何羽 吴琦 安军社 《计算机工程与设计》 北大核心 2024年第8期2548-2554,共7页
针对地面云平台移植到太空中会由于单粒子效应频繁导致其可靠性严重下降的问题,结合具体型号任务,针对K8s云平台研究基于三模冗余的任务容错方案。针对星载计算机功耗受限的问题,在综合考虑功耗和任务实时性的基础上,设计实现2种分别基... 针对地面云平台移植到太空中会由于单粒子效应频繁导致其可靠性严重下降的问题,结合具体型号任务,针对K8s云平台研究基于三模冗余的任务容错方案。针对星载计算机功耗受限的问题,在综合考虑功耗和任务实时性的基础上,设计实现2种分别基于传统三模冗余和时间三模冗余的冗余方案;针对核心级别的故障恢复需求和单个卫星搭载节点较少的特点,通过修改K8s源码,实现核心分配功能。相关实验结果表明,该容错机制能有效容忍单粒子翻转导致的错误,支持核心级别的错误恢复和利用核级冗余支持任务容错,同时,具有较小的性能开销。 展开更多
关键词 任务冗余 三模冗余 容错 云计算 DOCKER Kubernetes 天基云
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基于忆阻器混合CMOS的三模冗余锁存器
13
作者 段鑫沛 肖平旦 +2 位作者 殷亚楠 周昕杰 刘兴强 《中国集成电路》 2024年第1期51-56,共6页
忆阻器的出现为后摩尔时代提供了一个全新的方案以顺应更大的集成密度。为了研究其在数字电路中的应用,发挥潜在优势,本文首先介绍了忆阻器模型及比例逻辑构成的基本逻辑电路,随后提出了基于忆阻器混合CMOS的三模冗余D锁存器。所提出的... 忆阻器的出现为后摩尔时代提供了一个全新的方案以顺应更大的集成密度。为了研究其在数字电路中的应用,发挥潜在优势,本文首先介绍了忆阻器模型及比例逻辑构成的基本逻辑电路,随后提出了基于忆阻器混合CMOS的三模冗余D锁存器。所提出的三模冗余锁存器总体结构主要分为新型忆阻D锁存器的设计和三人表决器构建两个部分,能够在减小电路面积的同时实现电路可靠性的提升,为电路级抗辐射加固技术提供了一种新的思路。 展开更多
关键词 忆阻器 CMOS 三模冗余 锁存器
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一种新颖的抗辐射加固SR锁存器设计 被引量：6
14
作者 苏霖 王佳 +3 位作者 高武 郑然 魏晓敏 胡永才 《微电子学与计算机》 CSCD 北大核心 2017年第9期136-140,共5页
为了设计出抗辐射加固的DC-DC开关电源振荡器,其中SR锁存器的抗辐射性能至关重要,提出了一种新颖的抗辐射加固SR锁存器电路.该抗辐射加固SR锁存器基于空间冗余设计的思想,已经在标准商用2P5M0.25μm工艺下设计和验证,电路版图面积为130... 为了设计出抗辐射加固的DC-DC开关电源振荡器,其中SR锁存器的抗辐射性能至关重要,提出了一种新颖的抗辐射加固SR锁存器电路.该抗辐射加固SR锁存器基于空间冗余设计的思想,已经在标准商用2P5M0.25μm工艺下设计和验证,电路版图面积为130μm×50μm,能够抗最大的总剂量效应为100kRad(Si),可以承受的最大线性能量传输LET为85 MeV-cm2/mg.相比于三模冗余SR锁存器,所设计的抗辐射加固SR锁存器电路的晶体管数目更少,电路节点的临界电荷更大,在电路节点同时发生多处翻转的情况下,抗单粒子翻转的成功率更高. 展开更多
关键词 振荡器 SR锁存器 辐射加固 三模冗余
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一种带自刷新功能的三模冗余触发器设计 被引量：6
15
作者 曹靓 王文 封晴 《电子与封装》 2017年第7期25-27,共3页
随着体硅CMOS电路工艺尺寸的不断缩小,数字电路在宇宙空间中受到的单粒子效应愈发严重。特别是触发器结构电路,单粒子效应中的单粒子翻转效应会造成触发器内部存储的数据发生错乱,影响电路正常工作。提出了一种带自刷新功能的三模冗余... 随着体硅CMOS电路工艺尺寸的不断缩小,数字电路在宇宙空间中受到的单粒子效应愈发严重。特别是触发器结构电路,单粒子效应中的单粒子翻转效应会造成触发器内部存储的数据发生错乱,影响电路正常工作。提出了一种带自刷新功能的三模冗余触发器设计,改进了传统三模冗余触发器设计只表决修正输出不刷新错误数据的不足。 展开更多
关键词 单粒子翻转 抗辐射加固 触发器 三模冗余
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面向商业航天卫星成本效益的三模冗余软错误防护技术:近似计算的实践
16
作者 李炎 胡岳鸣 曾晓洋 《电子与信息学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1604-1612,共9页
三模冗余(TMR)作为如今集成电路可靠性领域中最为常用且有效的软错误加固技术,在满足高容错要求之时,不可避免地牺牲了庞大的硬件损耗。为实现面积、功耗等硬件性能和容错电路加固能力的折中考虑,适应低成本高可靠性加固的时代需求,针... 三模冗余(TMR)作为如今集成电路可靠性领域中最为常用且有效的软错误加固技术,在满足高容错要求之时,不可避免地牺牲了庞大的硬件损耗。为实现面积、功耗等硬件性能和容错电路加固能力的折中考虑,适应低成本高可靠性加固的时代需求,针对基于近似计算的三模冗余加固技术(ATMR)进行研究,该文提出一种基于近似门单元(ApxLib)的动态调整多目标优化框架(ApxLib+DAMOO)。首先,其基本优化框架采用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)实现,通过极性分析与预创建的近似库对电路实现快速近似。随后,该框架提出动态概率调整和极性扩张两种创新机制,根据可测性分析对遗传算法中门单元的突变概率进行动态更新,对双向门单元进行定向识别和重构,以实现寻优效率和寻优效果的双重优化。实验结果表明,该文提出的优化框架与传统NSGA-Ⅱ相比,在相同硬件损耗下可实现最大10%~20%的额外软错误率(SER)降低,且其执行时间平均降低18.7%。 展开更多
关键词 容软错误加固 三模冗余 近似计算 多目标优化
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SRAM型FPGA单粒子翻转效应加固方法 被引量：5
17
作者 姜昱光 韩建伟 +1 位作者 朱翔 蔡明辉 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期1073-1077,共5页
应用重离子加速器和皮秒脉冲激光器开展Virtex-ⅡFPGA(Field Programmable Gate Array)单粒子效应加固方法有效性研究.实验结果表明,同时应用三模冗余和动态刷新加固方法能够完全纠正单粒子效应产生的功能错误.实验获得数据加密算法在... 应用重离子加速器和皮秒脉冲激光器开展Virtex-ⅡFPGA(Field Programmable Gate Array)单粒子效应加固方法有效性研究.实验结果表明,同时应用三模冗余和动态刷新加固方法能够完全纠正单粒子效应产生的功能错误.实验获得数据加密算法在不同单粒子效应加固方法下功能错误截面,发现少量的存储位翻转就可以导致程序功能错误;程序功能对存储位翻转较敏感.分析Virtex-ⅡFPGA不同加固方法在不同卫星轨道的有效性,同时应用动态刷新和三模冗余加固方法,可以完全校正由于存储位翻转造成的功能错误.重离子加速器和脉冲激光器实验结果同时表明,脉冲激光可以模拟重离子加速器研究单粒子效应加固方法有效性. 展开更多
关键词 三模冗余 动态刷新 脉冲激光 重离子 现场可编程门阵列
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一种存储器容错设计方法 被引量：4
18
作者 赵云富 华更新 《空间控制技术与应用》 2009年第3期61-64,共4页
空间辐射环境常导致存储器发生单粒子翻转,设计了一种基于Hsiao编码的EDAC电路,并通过编解码电路复用的策略来进一步减小电路面积,该电路与目前广泛应用的扩展Hamming码电路相比,面积减少了近50%,速度提高了近20%,并采用了一种新颖的方... 空间辐射环境常导致存储器发生单粒子翻转,设计了一种基于Hsiao编码的EDAC电路,并通过编解码电路复用的策略来进一步减小电路面积,该电路与目前广泛应用的扩展Hamming码电路相比,面积减少了近50%,速度提高了近20%,并采用了一种新颖的方法来实现单错自动回写功能,可有效解决CPU中断行为.通过增加控制寄存器的三模冗余(TMR)设计来保证存储器操作的正确性,仿真验证了该设计的有效性和优越性. 展开更多
关键词 单粒子翻转 检错纠错码 Hsiao编码 三模冗余
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基于三模冗余设计的低成本高可信微纳通用计算机 被引量：5
19
作者 何健 张旭光 +2 位作者 刘凯俊 邱源 王豪 《计算机测量与控制》 2015年第7期2556-2558,2562,共4页
引入商用现货技术成为微纳卫星设计的发展趋势;针对微纳卫星电子系统低成本、小型化、高可靠的应用发展需求,分析对比国内外微纳卫星星载计算机设计特点,提出一种基于三模冗余设计的低成本、高可信微纳通用计算机体系架构,利用接口标准... 引入商用现货技术成为微纳卫星设计的发展趋势;针对微纳卫星电子系统低成本、小型化、高可靠的应用发展需求,分析对比国内外微纳卫星星载计算机设计特点,提出一种基于三模冗余设计的低成本、高可信微纳通用计算机体系架构,利用接口标准化、软件分层化设计和三模冗余、硬件看门狗等加固设计,构建了一套通用、稳定、可靠的电子系统,并展望了其在科学实验与新技术演示验证、分布式空间系统、军事等方面良好的应用前景。 展开更多
关键词 微纳卫星 星载计算机 三模冗余 商用现货
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面向工控系统的安全可信技术 被引量：5
20
作者 谭励 杨明华 +1 位作者 韩婉娇 张亚明 《计算机工程与设计》 北大核心 2017年第1期47-52,共6页
针对工控系统面临的主要安全问题进行较为深入的分析,结合自主可控技术、可信计算技术、冗余容错技术,设计自主可信工控计算机、三模冗余可信执行装置,提出一种可信联锁互锁方法,探索一种实现工控系统安全的途径。实验结果表明,该系统... 针对工控系统面临的主要安全问题进行较为深入的分析,结合自主可控技术、可信计算技术、冗余容错技术,设计自主可信工控计算机、三模冗余可信执行装置,提出一种可信联锁互锁方法,探索一种实现工控系统安全的途径。实验结果表明,该系统能够完成对操作站关键安全属性的可信度量,能够确保执行装置每一步动作的安全,系统开销可控制在接受范围内。 展开更多
关键词 工控系统 可信计算 三模冗余 可信密码模块 自主可控
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