近年来，随着航天技术的不断发展，商业航天呈现爆发式增长，基于商业运 行上成本的需求，轨道器载荷、卫星正向小型星座化发展。星载计算单元作为卫 星运行的核心，传统的星载计算单元大都采用宇航级器件制作，研制周期长。宇 航级器件可靠性高，但采用的成本高昂，可选择范围较少，易受其他因素影响， 供货不稳定且性能普遍较低。常用的商用货架产品具有价格低廉、范围广、大批 量供货、性能高，但此类器件可靠性相对较低，在空间环境中易受高能粒子影响 导致故障。因此，如何利用商用货架产品去构建可靠的星载计算单元是当下所面 临的重要问题。 本课题从商用货架器件构建星载计算单元的可靠性研究出发，结合国内外此 类计算单元所采取的架构和方案，利用可靠性模型对其进行建模分析，以 5 年的 任务周期作为预定设计要求，得到可适用的容错架构，为之后的硬件设计提供了 理论基础。 其次，由于同构处理器模块中器件诸如电阻、电容、逻辑门电路等一些器件 失效率相对较低，针对失效率高，易发生错误的存储器件进行可靠性加固，利用 信息冗余的汉明码错误检测与纠正和存储信息备份实现对相关器件可能产生的 错误进行电路加固。 然后，在 FPGA 中针对同构处理器模块可能发生的故障，编写检测模块、同 步模块、切换模块，实现了数据同步、心跳监测和主备切换的容错功能。之后完 成星载计算单元样机的组装、调试，并编写测试程序，采用硬件故障注入的方式 对样机实现了容错功能测试。最后，对实现样机的可靠性进行建模分析，分析结 果满足预计的可靠性需求。