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嵌入式空间遥感相机控制器设计方法与实现

刘辉  
【摘要】: 本论文针对目前在航天电子学系统设计领域虽然具有全面的设计建造规范管理,但没有成熟的、完整的设计方法真正贯彻这些规范的现状,以嵌入式空间遥感相机控制器的设计过程为例,提出了一种采用自顶向下的嵌入式航天系统设计方法。在该设计方法中,系统的研究了嵌入式航天电子产品设计的系统分析过程,硬件设计过程、软件设计过程和系统整合迭代过程,取得了如下创新性工作成果。 在空间相机控制器系统设计过程中,通过扩展与航天产品设计规范相适应的UML工程子集的方法将UML模型描述语言引入到了的航天系统设计过程中,从而在克服了目前采用自然语言进行系统描述所带来的描述语义不准确和系统需求与实际设计没有可追溯性等问题的同时,还使电子学系统设计在真正意义上与航天系统建造规范相紧密的结合在一起。 根据航天产品可靠性要求中的FMEA分析、FTA分析、EMC分析、抗闩锁分析、防潜在电路分析和单粒子防护方法的各自特点,将它们有机的应用于嵌入式空间遥感相机控制器的设计过程中,从而打破了传统的只在系统详细设计后才应用各种可靠性、安全性分析的做法,从系统设计根源和系统结构上消除可靠性和安全性隐患,取得了事半功倍的效果。通过本论文的研究发现在系统结构设计上采用安全性和可靠性分析手段进行设计可使系统安全性和可靠性得到极大的提高。 在软件设计过程中,采用了基于QP这一轻量级的、事件触发式的和基于UML状态机的嵌入式实时操作系统的设计模式。从软件需求分析,设计,直到到编码的全部设计过程采用图形化描述和半自动化的源代码生成方式,克服了传统的软件设计方法的可追溯性、对应性差,各设计步骤自由隐含状态多,系统安全性、可靠性差的瓶颈问题。通过本文的空间遥感相机控制器的软件设计实践证明该方法可以节省大量的设计周期和仅通过一轮迭代设计就准确的完成了对绝大多数软件需求的编码。 在系统整合过程中解决了软硬件整合性能测试的高精度和客观性的难题,所有的系统工作模式测试、单项功能测试和系统可调度性测试均可以精确到微秒量级,准确的反映了系统实际运行状态,成功的完成了系统整合评估。


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