1.3.1  早期星上数据管理系统

早期的通信卫星缺乏数据自处理的能力，该部分功能是交由地面站实现的。它的主要任务是完成通信的微波接力,地球上的无线电站之间通过卫星完成微波通信任务，例如“中国卫星一号”，是由结构系统、热控系统、能源系统、控制系统、通信系统、遥测系统等组成，其中天线和通信系统构成转发器，如下图所示[5]。

图1.4 “中国卫星一号”通信转发器

早期卫星首先对星上的数据进行采集，然后经进行简单处理后，就直接将星上数据下传给地面站，由地面站完成数据综合处理的任务，在地面站对这些数据进行分析处理完成后，就会生成相应遥测指令和数据，并由地面系统上传给卫星，通信系统就可以完成整个通信过程，并不需要星务计算机太多参与[6]。

1.3.2  现代星务计算机

随着科技的进步，计算机技术和微电子技术也得到快速的发展，同时带动了星务计算机的性能提升。例如，处理器的速度从0.2MIPS发展到现在的几百MIPS；存储器容量从几M发展到2GBit甚至更高容量；星上总线从RS422接口发展到CAN总线或I2C总线。

如今微小卫星越来越广泛地应用在气象、通信和军事等领域，科学任务的多样化使卫星的任务也变得多样化，因此对星务计算机提出的要求越来越高，星务计算机的自处理能力相应要越来越强。

太空中充满了高能粒子和射线，逻辑电路和存储器件可能会受到干扰，引起电路逻辑错误，这些错误可能会导致星务计算机失控，严重时会导致卫星失效，为了解决该问题，对星务计算机处理器的选择主要存在两种方式：一种是采用商业级处理器，并采取防护措施应对太空辐射；另一种是采用抗辐射的宇航级微处理器 [7,8]。商业级处理器性能比较优异，配置使用也比较方便，但是存在芯片功耗大的缺点，而且抗辐射能力不强，所以需要提出解决方法来降低太空辐射对系统的干扰。国外星务计算机选用的商用级处理器及性能参数如表1.1所示。

表1.1  国外星务计算机系统主流处理器源:自/优尔-·论,文'网·www.youerw.com/

处理器名称 处理器架构 时钟速度（MHz） MIPS

MSP430 RISC 8 8

AT91SAM7A1 ARM 40 36

EFM32G ARM 32 40

Rad6000 PPC 33 35

Pentium Pentium-1 166 178

RHPPC PPC 603e 166 210

Rad750 PPC 750 166 300

1.4  主要研究内容

本文围绕星务计算机的设计，主要完成了一下几方面的内容：

（1）介绍了立方体纳卫星和立方星的特点及主要用途，并对该课题的项目背景进行了阐述，对星务计算机的发展历史和研究现状进行了整理，为课题的后续研究提供帮助；

（2）介绍了NJUST-1双单元立方星研制任务， NJUST-1立方星研制项目的目的和意义，对CubeSat立方星的设计标准和卫星的空间轨道进行了分析。然后阐述NJUST-1立方星的各分系统功能，同时根据NJUST-1的任务对星上分系统与PC104的接口关系进行定义和总结；