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下一代空间应用:VITA78 spaceVPX

发表时间:2019-11-29 发表人:兵哥 评论数:0
不论载人还是无人的航天器都依赖于定制的嵌入式计算系统,由于标准系统在设计时并未考虑到太空应用,因此它们并未解决空间飞行所面临的诸如:除气、锡须、冗余和加固等关键问题, Space VPX正是为解决上述问题,以空间应用为中心而建立的标准化平台,试图为卫星和载人航天器创建标准的电子架构,以降低成本并简化系统升级,标准化可以带来更低的开发成本和更高可靠性的优势。

spaceVPX,定义下一代空间应用的标准


VITA78 space VPX标准定义了用于空间电子设备的标准接口,数据路径,连接器和其他构件,这些历史上一直是自定义的传统设计,很难复制和升级,而且价格昂贵。

传统空间系统通常采用专有和专用内部接口的解决方案,在这些解决方案中,复用、升级并不是优先考虑的问题,传统空间电子设计遗留的最大问题之一是:总承包商在系统的使用寿命中起着中心作用,这种扼杀竞争和灵活性的选择导致了成本的大幅增加。

相反,VITA 78 SpaceVPX寻求使用开放系统架构指南和开放标准来实现空间电子设计中软件和硬件之间的松散耦合。

SpaceVPX旨在降低与接口重新集成相关的风险和成本,以使软件和硬件重用更具吸引力和低成本。 

VITA 78 SpaceVPX与OpenVPX嵌入式计算行业标准相关,但考虑了空间的特殊需求,例如辐射强度,极高的可靠性以及在陆地、海洋或空中所不具备的恶劣工作条件下能够长时间运行的能力。

SpaceVPX,也称为VITA 78,使用VITA 65 OpenVPX背板标准作为具有空间功能的系统。 遗憾的是,这个标准仍然不是由中国团队来制定,而是由VITA 78工作组开发,是下一代空间互连标准(NGSIS)的一部分,SpaceVPX通过空间所需的功能增强了VPX标准。 因此,SpaceVPX解决了VPX未涵盖的许多对航天至关重要的问题:



  • 通过冗余电源分配和关键配置信号的故障检测实现单点故障冗余
  • 可以根据需要打开和关闭的备用模块
  • 支持新功能的系统管理
  • 强大的系统诊断



SpaceVPX添加了双冗余应用程序管理模块来管理新功能。与OpenVPX中创建的配置文件相似,SpaceVPX还定义了定义了有效载荷、开关、控制器和背板模块配置文件,以满足空间应用的需求,并在实用层中增加了功能以实现容错功能。 Space VPX调用点对点数据路径(而不是总线路径),以帮助空间系统避开故障并避免影响整个系统模块。

SpaceVPX添加了空间应用程序模块,在应用程序平台提供双冗余备份,并定义了基于IEEE 1355的SpaceWire航天器通信网络标准。

使用开放标准意味着不必反复攀升新设计的学习曲线,复用硬件、固件和软件可以缩短设计周期并降低生命周期成本。 它还可以使设计人员专注于紧迫的问题,例如尺寸减小,重量减轻和功耗(SWaP),这在空间应用中始终是头等大事。


SpaceVPX超坚固连接性


设计一款用于空间的嵌入式计算系统需要一种解决方案,该解决方案不仅要承受升空的极端振动,还要应对极端温度,空间辐射以及其他恶劣的外部条件。

TE MULTIGIG RT 2-R背板连接器是VITA 46 VPX连接器MULTIGIG RT 2连接器的向后兼容升级版。 采用无针晶圆设计代替针式触点,可以将晶片“调整”为特定的电气需求,以支持特定客户的特定阻抗、延迟和其他电气参数需求。 

TE工程师修改了VITA 46连接器的接触系统,以提供四重冗余接触,而不是现有系统的两点,增加冗余点可提高高振动环境中的可靠性。 

除了超坚固的设计外,MULTIGIG RT 2-R连接器还具有其他一些功能,使其在太空应用中具有吸引力。


  • 它符合NASA除气要求,由于气体会降低卫星或太阳能电池中电荷耦合器件(CCD)传感器的性能,因此放气是释放出固体中含有的气体的一个问题,除气是创建和维护高真空环境所面临严峻挑战。 而且,航天器的封闭环境可能使除气更加困难。
  • 由于连接器避免使用纯锡,因此不会促进所谓的锡晶须的生长,锡晶须可能是触点之间,PCB焊盘之间以及触点与焊盘之间短路的重要原因。 锡晶须也会导致金属蒸气电弧,当固态金属晶须汽化成高导电性金属离子的等离子时,会发生这种现象,该电弧会形成能够承载数百安培的电弧。 锡晶须已被证明是在轨卫星故障的重要潜在故障模式。


领存6U SpaceVPX,原型产品预计2021年第四季度之前提供。




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