國產化星載計算機技術現狀和發展思考

陸士強 梁赫光 劉東洋

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國產化星載計算機技術現狀和發展思考

陸士強 梁赫光 劉東洋

華東計算技術研究所，上海 201822

在衛星控制系統中，星載計算機處于承上啟下的關鍵位置，向上支撐載荷系統應用的拓展和研發，向下牽引宇航級處理器和配套芯片等的發展。通過對標星上應用需求和國外主流星載計算機的計算能力，匯總分析了國內星載計算機性能提升的主要技術短板，通過對當前國內外研究成果的分析，提出了幾種技術解決路徑。

星載計算機；載荷控制計算機；星上應用

1 概述

衛星由若干分系統組成，各分系統隸屬于有效載荷系統和平臺系統。星載計算機是指應用于衛星、空間站、宇宙飛船等在地球大氣層外宇宙空間工作的專用嵌入式計算設備。它是航天器、空間設備必不可少的大腦。根據所屬分系統不同，星載計算機可分為用于衛星本體運行控制的星務計算機及用于載荷任務控制處理的載荷計算機。載荷計算機主要完成載荷分系統任務控制及專業應用的數據處理和信號處理。

本文討論的是用于數據處理或載荷應用處理的載荷計算機，并簡稱為星載計算機。星載計算機需要耐受極端惡劣的溫度、振動、各種高能粒子以及宇宙射線輻射等。主流衛星特別是中高軌道衛星基本都要求使用具有抗輻射能力的器件設計星載計算機。抗輻射電子元器件產品工序特殊、驗證難度大、周期長，其信息處理能力和抗輻射能力成為制約星載計算機的瓶頸技術。

2 星載計算機現狀和發展趨勢

2.1 星載計算機現狀

星載計算機在有效載荷系統內完成控制和計算任務。隨著半導體技術的發展，當前各國主流星載計算機主要搭載PowerPC、SPARC、ARM、MIPS等架構的處理器。

國外星載計算機技術起步早、發展快，處理性能也較高，CPU的普遍性能大于100?MIPS，芯片具有較強的抗輻射能力。國外部分星載計算機性能如表1所示。

表1 國外部分星載計算機性能指標

同國外星載計算機相比，國內星載計算機系統不論從硬件還是體系結構方面都與國外有著較大的差距。主要是核心器件比較落后，影響了整個航天器任務在功能和性能上的進一步提高。