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Dynamic Fault Tree Analysis for a Distributed Onboard Computer

Höflinger, Kilian Johann und Müller, Sascha und Peng, Ting und Ulmer, Moritz und Lüdtke, Daniel und Gerndt, Andreas (2019) Dynamic Fault Tree Analysis for a Distributed Onboard Computer. In: IEEE Aerospace Conference Proceedings. 2019 IEEE Aerospace Conference, 2019-03-02 - 2019-03-09, Big Sky, MT, USA. doi: 10.1109/AERO.2019.8742128.

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Kurzfassung

Future space missions will demand greater capabilities regarding the processing of sensor data on onboard computers of satellites than current space technology can provide. Limited downlink bandwidth, high resolution sensors and more rigid real-time control algorithms, dedicated to increase satellite autonomy, drive the need for growing onboard computing performance. To overcome these challenges, new high-performance onboard computers are necessary, leading to an increased consideration of Commercial-Of-The-Shelf (COTS) components. The DLR project Scalable Onboard Computing for Space Avionics (ScOSA) targets these challenges with a complex onboard computer design consisting of space-qualified and COTS computing devices, arranged as heterogeneous SpaceWire-interconnected grid computer in space. However, the utilization of COTS components in the harsh space environment imposes new challenges on the system. Therefore, Fault Detection Isolation and Recovery (FDIR) mechanisms are important functionalities of systems like ScOSA. These enable the preservation of the demanded dependability levels for an embedded system in space. To ensure this dependability, the FDIR subsystem configuration requires a detailed analysis regarding potential faults in the system. For this purpose, we employed Dynamic Fault Tree (DFT) analysis, a methodology which is used to model faults and their temporal propagation through an onboard computer. With this paper, we contribute a new building block for showing the applicability of DFT analysis and for closing the gap between theory and practical application of DFTs. The quantitative results of the analysis of the contribution of the ScOSA FDIR subsystem to the overall system reliability are taken as baseline for a discussion on how to effectively improve the system's reliability further. To showcase the methodology, an earth observation low earth orbit use case scenario is defined and the by FDIR means enforced processing system of the Xilinx Zynq SoC computing devices with a DFT analysis evaluated.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/128700/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Dynamic Fault Tree Analysis for a Distributed Onboard Computer
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Höflinger, Kilian JohannKilian.Hoeflinger (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7565-8232NICHT SPEZIFIZIERT
Müller, SaschaSa.Mueller (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1913-1719NICHT SPEZIFIZIERT
Peng, TingTing.Peng (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0680-2376NICHT SPEZIFIZIERT
Ulmer, MoritzMoritz.Ulmer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5620-8412NICHT SPEZIFIZIERT
Lüdtke, DanielDaniel.Luedtke (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6758-1562NICHT SPEZIFIZIERT
Gerndt, AndreasAndreas.Gerndt (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0409-8573NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2019
Erschienen in:IEEE Aerospace Conference Proceedings
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.1109/AERO.2019.8742128
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Space vehicles;Aerospace electronics;Fault trees;Logic gates;Discrete Fourier transforms;Reliability;
Veranstaltungstitel:2019 IEEE Aerospace Conference
Veranstaltungsort:Big Sky, MT, USA
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:2 März 2019
Veranstaltungsende:9 März 2019
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Scosa Onboard Computing (alt), R - Model Based Engineering for Failure Detection, Isolation, and Recovery
Standort: Braunschweig
Institute & Einrichtungen:Institut für Simulations- und Softwaretechnik
Institut für Simulations- und Softwaretechnik > Software für Raumfahrtsysteme und interaktive Visualisierung
Institut für Simulations- und Softwaretechnik > Leitungsbereich SC
Hinterlegt von: Höflinger, Kilian Johann
Hinterlegt am:23 Aug 2019 11:09
Letzte Änderung:04 Jun 2024 14:36

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