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目前,现代微小卫星作为当前航天工程领域中的研究热点受到世界各航天大国的关注。微小卫星综合利用现代微电子技术、现代数字通信技术,微机械技术和先进材料等最新科技成果,例如借鉴VLSI一体化设计思想把微处理器、GPS接收机、测控应答机等星上单机组件集成起来形成综合电子系统,力求以最高性价比来研制高功能密度、高可靠性、低成本和多任务的现代小卫星。由于研制成本和周期的限制,大量采用低等级工业级元器件,并使用星载嵌入式软件技术、软件无线电技术来实现传统卫星的部分硬件单机组件完成的功能。然而,实际上,用户对小卫星的整星可靠度要求相比传统大卫星并没有降低多少。因此必须针对微小卫星系统的特定应用采用更为准确的相适应方法进行整星系统的动态可靠性建模和评估。本文正是根据此需求开展基于eDFT(扩展动态故障树)模型的微小卫星可靠性建模理论与评估技术研究。主要工作及创新点如下: 1)基于传统静态故障树和动态故障树基础理论,针对传统静态故障树和动态故障树在电子元器件失效概率指数分布、底事件二元性(非0即1)、系统不可修性等诸多限制,提出了eDFT模型并创建了相应的数学模型及结构函数,然后利用蒙特卡罗抽样仿真方法求解eDFT模型的顶事件失效概率,为系统动态可靠性定量评估建立了理论依据。 2)为了提高卫星可靠性,卫星关键单机组件普遍使用双模冗余、甚至多模冗余设计策略,并且,一般情况下,冗余的备份单机组件与主份单机组件一般采用同构备份。对于主份单机失效后可通过切机指令修复故障,或者主备份之间自主动态切换场合,本文提出共因失效的同构对象eDFT模型可靠性评估法。给出同构节点的定义,结构及其识别方法,建立了星上同构组件的eDFT模型,然后通过蒙特卡罗仿真给出系统顶层动态可靠度定量参数。 3)根据微小卫星发射后的任务剖面,以姿控分系统任务为例建立基于eDFT模型建立其多阶段可靠性评估分析策略。利用有限的单机组件历史失效数据,通过分阶段模块化eDFT模型根据系统运行时序建立系统级寿命周期的eDFT模型,然后利用蒙特卡罗抽样仿真分析求解卫星姿控分系统的定量化瞬时可靠性度量参数。 4)对于大量使用嵌入式软件完成部分硬件组件功能的现代微小卫星系统,对整星的可靠性度量分析离不开其上星载软件的可靠性量评价。本文基于eDFT模型提出高可信星载软件的可靠性测试与评估方法,并给出软件动态运行可靠度。较传统方法,该方法能使用较少测试用例在提高测试效率的前提下更能准确的给出星载软件可靠性度量化参数。