深空通信中压缩编码器的容错性设计

基本信息
批准号:61501346
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:19.00
负责人:郭杰
学科分类:
依托单位:西安电子科技大学
批准年份:2015
结题年份:2018
起止时间:2016-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:李娇娇,谢卫莹,葛驰汝,董明岩,王波,薛顺
关键词:
压缩编码容错性设计电路可靠性深空通信可靠性仿真
结项摘要

Radiation environment in deep space communication makes higher requests for reliable applications of compression coders. However, there is lack of quantitative analysis research of compression coders to single event effect (SEE) in deep space and the corresponding fault-tolerant design methods at home and abroad. Targeted at quantitative relationship of compression coders to bit flips by SEE, this project focuses on the sensitivity of compression coders to the fault injections, SEE fault injection modeling and fault-tolerant design methods in compression coders, in order to provide evidence of reliable applications for compression coders. The research programs include three aspects. Firstly, the register set and the memory set are extracted from the netlist file and the standard cell library, and then classified into two categories in terms of controlling functions or buffering functions, respectively. The sensitivity of compression coders to the fault injections is revealed. Secondly, the distribution of injected particles both in time dimensionality and in space dimensionality is analyzed. The rational fault injection model is set up according to the satellite recorded data and ground accelerated test results. Finally, the fault-tolerant design methods and the frame-based reset scheme are introduced to compression coders, and the resulting performance gain is evaluated. Based on the research programs and solution designs above, the application problem of compression coders under deep space radiation may hopefully be possible to be resolved.

深空通信的辐照环境对压缩编码器的可靠应用提出了更高的要求,但目前国内外还没有针对压缩编码器与深空环境下单粒子效应影响的定量化关系研究和与之对应的容错性设计方法。本项目围绕压缩编码器对故障注入的敏感程度、单粒子效应故障注入模型以及压缩编码器容错性设计方法等几方面展开研究,目的在于给出压缩编码器与单粒子效应造成比特翻转之间的定量化关系,为压缩编码器的可靠运行提供依据。研究方案包括:从网表文件和标准单元库中提取寄存器集合和存储单元集合,对其按照控制和缓存功能分类分析,找到压缩编码器对故障注入的敏感程度;分析故障注入粒子在时间和空间上的分布情况,结合卫星参考记录数据和地面加速试验结果搭建合理的故障注入模型;对压缩编码器采取容错性设计方法和基于单帧复位的方案,评估加入容错性设计后压缩编码器的性能改善情况。通过以上内容研究与方案设计,争取解决深空辐照环境下压缩编码器的可靠应用问题。

项目摘要

压缩编码器应用于深空通信的辐照环境下,其可靠性是成功与否的关键技术之一。本项目围绕压缩编码器对故障注入的敏感程度、单粒子效应故障注入模型以及压缩编码器容错性设计方法等几方面展开研究,重点包括:(1) 分析和建立了单粒子效应模型;(2) 在ModelSim下搭建了单粒子效应仿真环境,可分析不同的电路形式受单粒子影响产生的故障程度;(3) 研究和完成了可靠性设计方法,并应用于××图像压缩芯片中;(4) 搭建了单粒子效应硬件测试平台;(5) 在地面加速试验中进行了单粒子效应翻转试验测试,验证了容错性设计方法的有效性。项目成果主要面向航天应用,围绕高光谱压缩及高光谱处理。项目在执行期内发表SCI检索论文5篇,获国家发明专利授权4项,项目成果有望在后续应用中得以转化。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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