cots器件adv212的宇航应用分析word格式论文.docxVIP

第一章绪论COTS(commercial off-the-shelf)作为 20 世纪 80 年代欧美主要军事大国提出的称 为商用现成技术这一概念, 在确保可靠性的前提下最大限度地使用商用产品、实践经 验和工艺，例如 EIA-JEDEC（电子工业联合会-电子器件联合工程委员会）标准、汽车 电子和通信产品，以及可替代筛选的过程控制；以可靠性和维修性（RM）为基础进行 全面设计，确保满足任务要求，费用得以降低。一般而言，生产厂从研发出一项新产品到将此产品投放至商用市场可能仅需要一两 年的时间，而若将此产品推至军用用途，一方面需对产品的工艺、结构、封装进行改进，以满足军用严酷的环境要求和可靠性要求，另一方面需要将该产品的详细规范、过程控 制等文件提交相关管理部门（如：欧空局的 ESCC，美国哥伦布国防供应中心 DSCC）， 由管理部门组织对军方用户进行需求调研，对生产厂的生产线、产品进行鉴定，合格后可列入鉴定合格产品名单(QPL)或优选目录(PPL),由于受到技术和管理多重因素制约， 军品元器件的推出至少晚于 COTS 器件 3 到 5 年。考虑到新技术未经充分验证或军方需 求有限的情况下，部分生产厂会选择优先在商业市场投放新开发产品，对于高性能指标可实现复杂功能的专用芯片，尤为明显。 现实的情况是，随着技术的进步，军品设备研制的技术指标在不断提高，而追求性能稳定和长期可靠工作的军品元器件，推陈出新、更新换代较慢，很难满足军品用户的需求；更糟的情况是，部分技术虽然在商用领域已渐成熟，却因为无相应的高可靠元件， 而很难用于军工产品；这种供需之间的不平衡，导致军方用户不得不借助 COTS 技术， 以实现技术突破。通常被选中拟采用 COTS 技术进行扩展应用的器件，具有优良的电性能，采用先进 技术、工艺制造，功能强大，在同类型器件中有明显性能优势或无同类型替代的特点， 对于技术攻关起关键性作用或决定作用，我们称此类器件为“有潜力”的器件。但相对军品元器件的要求而言，工作温度范围太窄，塑料封装， 对潮湿敏感，其设计、材料、 芯片、生产过程控制的可追溯性很差，长期可靠工作的能力不详，使得怎样科学、有效 的评估“有潜力”的器件，最终使该器件顺利应用，发挥“潜力”，就显得尤为关键。国外虽然对于 COTS 的研究近有三十年的历史，积累了一定的经验、数据，陆续制 定了部分的标准，但目前尚无完整地评价、应用体系，对于 COTS 技术仍持谨慎态度。 而国内航天系统关于 COTS 的研究尚处于探索阶段。由于宇航产品高可靠、零缺陷的苛刻要求，COTS 技术仅作为“唯一”且“不得已”的解决方案，如何正确选择“有 潜力”的 COTS 元器件，并准确评价，确保在航天器设计寿命范围内稳定、可靠工作， 成为了航天元器件质量保障的一项长期而意义深远的课题，本文聚焦的“有潜力”的COTS 器件是 AD 公司生产的视频处理芯片 ADV212，以 ADV212 为例，制定针对性质量保证方案并实施质量保证，评价产品的固有可靠性。ADV212 是美国 AD 公司 2006 年推出的一款用于视频和高带宽静止图像压缩的单片 电路，采用空间超效率回归滤波（SURF）技术，支持高达 6 级的 9/7 或 5/3 小波，对视频图像和静止图像完全实现单片 JPEG2000 压缩和解压缩，实现了低功耗低成本的基于 小波的压缩。产品一经推出，便得到了如网络视频（或无线视频）和图像处理、图像存 取、数字相机和摄像机等领域的广泛应用，大大简化压缩编码方案设计、获得较好的图像压缩质量，但由于塑封器件的特性决定了它的工作温度范围窄，非气密，对潮气敏感， 未见关于器件可靠性研究的资料，目前尚无宇航应用的经历。ADV212 出色的性能，使其在商用领域广泛应用的同时也引起了宇航用户的关注。JPEG2000 已推出近 10 年，由于种种方面原因，硬件实现系统开发较慢，之前宇航用户 采用 2 片 FPGA，设计算法进行逻辑控制和数据处理，实现基于小波的压缩，算法设计 复杂，工作量大；而 ADV212 器件内部即可实现主要算法，在对应的压缩编码电路中， 只需要对算法的具体参数进行配置，大大减少设计的工作量，而且压缩的性能也得到了 提升。经过详细分析论证，宇航用户提出希望在宇航产品中使用 ADV212，实现简化设计、 提高性能。而如何判断 ADV212 的可靠性究竟能否满足宇航要求？如何确保 ADV212 在航天器设计寿命内稳定、可靠的工作？是宇航用户非常关心和需要解决的问题。本文的研究思路是：一方面，在对 ADV212 的特性研究的基础上，借鉴国外 COTS 使 用经验，结合塑封器件常见的失效模式确定针对性试验项目，并制定质量保证方案，对ADV212 的固有可靠性进行评价；另一方面根据