我们正处于行业发展的最佳时期,可以打造未来 10 年的太空电子。市场报告显示,未来十年可能会发射多达 20,000 颗卫星。连接性和带宽需求不断增加;设计灵活性和性价比是几乎所有系统设计人员最关心的问题。COTS 太空电子将通过提供包括经济实惠、风险缓解解决方案等不同元素来推动太空繁荣。“太空中的 COTS” 并不是一个新概念。新的是能够将 COTS 电子设备更好地集成到整个航天工业正在开发的更高密度、更紧凑、基于网络的卫星集群中。本白皮书不仅探讨了对太空电子中更高计算性能和更紧密系统集成的追求如何为系统工程师带来新一轮的设计挑战,还探讨了 COTS 电子设备的使用如何应对这些挑战。还展示了在设计周期开始时应解决的特定设计优先事项,以帮助降低风险并确保可靠的系统运行,以及针对近地轨道 (NEO) 和低地轨道 (LEO) 应用(如小型卫星和短时太空飞行)中 COTS 组件的新 300 系列验证级别。从私人资助组织到政府实体,卫星和有效载荷制造商面临的一个日益严峻的挑战是满足积极的开发到部署时间表。此外,两个大的行业趋势是公司购买更高级别的组装件(子系统,而不是单元或电路板)以及多个卫星子系统的数字化程度不断提高。与大多数行业一样,需要更快的处理、更多的 I/O、更多的集成、更快的交付、更高的容量等。但系统还必须经受住太空和辐射效应的严酷考验,并满足更高数据吞吐量的处理要求。构建太空电子设备的核心是降低风险。每个任务都是独一无二的,这些风险根据所需的可靠性水平、任务持续时间、轨道位置和倾角、轨道类型、载人还是无人等而有所不同。环境因素——温度波动、冲击和振动、辐射暴露——也都会影响风险因素。本文详细介绍了如何广泛使用具有成本效益的 COTS 硬件,使卫星提供商能够使用经过验证的可靠嵌入式设计来满足紧迫的时间表。
第 1 章:简介................................................................................................................ 1 背景.............................................................................................................................. 1 问题陈述.............................................................................................................................. 3 P-3C 反潜作战任务描述............................................................................................ 4 P-3C 声学系统描述...................................................................................................... 11 第 2 章:文献综述..................................................................................................... 16 概述...................................................................................................................................... 16 国防部采购............................................................................................................. 16 商业现货...................................................................................................................... 21 潜艇声学快速 COTS 插入开发............................................................................. 24 第 3 章:方法论............................................................................................................. 27 概述............................................................................................................................. 27 采购策略................................................................................................ 27 技术解决方案................................................................................................ 31 工作组................................................
图 1 Extra 300 ................................................................................................................................................43 图 2 后仪表板 ................................................................................................................................................43 图 3 Red Bull 飞机上使用的视频设备 ........................................................................................................44 图 4 GRT 发动机信息系统 .............................................................................................................................44 图 5 GRT EIS 传感器 .............................................................................................................................45 图 6 GRT 姿态、航向和参考系统 .............................................................................................................45 图 7 GRT 磁力计 .............................................................................................................................................46 图 8 GRT 电子飞行信息系统 .............................................................................................................................46 图 9 后处理器用户界面 .............................................................................................................................47 图 10 调用子 VI 的参考节点方法 .............................................................................................................48 图 11 数据查看器 .............................................................................................................................
操作系统目前受到的关注最多,一些实时操作系统供应商已开始努力提供符合 DO-178B 的 COTS 操作系统。存在各种硬件和软件架构技术来降低在航空电子和其他领域使用 COTS 组件的风险。此外,验证技术和其他替代方法正在结合应用于 COTS 组件,以努力满足 DO-178B 的意图。目前正在使用的更流行的技术包括 COTS 组件的逆向工程、软件保护包装器、分区和 COTS 组件服务历史记录。一些 COTS 操作系统供应商特别关注他们的组件如何集成到航空电子产品中,并提供各种数据和服务来支持这种集成。
由于 IC 行业的成熟度、广泛的应用以及工业基础设施的可用性,集成电路封装及其测试已经非常先进。[1,2] 这对于 MEMS 的封装和测试来说并非如此。尽管 MEMS 使用了许多与 IC 封装类似的技术,但采用标准化 MEMS 设备封装进行广泛应用却更加困难。MEMS 设备的封装更为复杂,因为在某些情况下它需要提供环境保护,而在某些情况下允许访问环境以测量或影响所需的物理或化学参数。MEMS 的微观机械运动部件也有其独特的问题。因此,使用与使用标准程序的电子封装相同的方法来测试 MEMS 封装可能并不总是可行的,尤其是在需要评估质量和可靠性时。