嫦娥的秘密武器:国产操作系统SpaceOS显硬实力

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导读:操作系统是计算机的灵魂,但很少人知道中国航天器上的计算机用的是什么操作系统。12月14日,嫦娥三号成功登月,并于15日与“玉兔”实现互拍,再次彰显了中国航天操作系统SpaceOS的硬实力。 事实上,中国航天科技集团公司五院502所从2001年开始就研发了星载计算机特有的操作系统——SpaceOS,并于2006年首飞成功。此次嫦娥三号任务控制计算机使用的是经过升级和改进后的第二代星载计算机操作系统产品SpaceOS2。 尽管与普通计算机的操作系统设计原理相似,但“上天”的操作系统为了适应恶劣太


操作系统是计算机的灵魂,但很少人知道中国航天器上的计算机用的是什么操作系统。12月14日,嫦娥三号成功登月,并于15日与“玉兔”实现互拍,再次彰显了中国航天操作系统SpaceOS的硬实力。

事实上,中国航天科技集团公司五院502所从2001年开始就研发了星载计算机特有的操作系统——SpaceOS,并于2006年首飞成功。此次嫦娥三号任务控制计算机使用的是经过升级和改进后的第二代星载计算机操作系统产品SpaceOS2。

尽管与普通计算机的操作系统设计原理相似,但“上天”的操作系统为了适应恶劣太空环境,对安全性、可靠性以及容错方面的要求要苛刻许多。如果卫星在轨运行十几年,就意味着计算机程序要同步运行十几年不停,且中间不能出现任何问题。

在星载计算机操作系统出来以前,中国的卫星通常都采用程序控制的方式来完成指令的执行,简单来说,就是编写一段程序代码,反复地运行。随着我国航天器在轨任务越来越复杂,如交会对接、深空探测、空间站建设等,复杂任务对计算机软件管理提出了更高的要求,研发中国自己的星载计算机操作系统势在必行。

2006年,SpaceOS1成功在轨运行,当时的操作系统功能非常简单。3年以后,嫦娥三号立项,巡视器要实现月面行走。对于这样的任务来说,控制非常复杂,绝不仅仅是计算一下轨道就可以的,此时功能简单的SpaceOS1已无法满足任务要求,科研人员开始着手进行第二代产品的攻关。

在任务调度和内存管理方面,SpaceOS2可以同时管理几十个任务,同原来5个任务相比,提高了一个量级,同时可以做到快速、有序存储。月球车在月面行走时,要携带一个大容量存储器,一边不停地拍摄月面环境,一边快速保存和处理这些信息。如果月球车在月球行走时突然遇到一个坑,操作系统就必须在最短的时间内作出判断并反应,否则就有可能掉进坑里。目前,研究人员设计的内存管理方法和调度方法从功能、效率上来讲,已经可以和国际上最先进的类似产品相媲美。

其中,最具有我国特色和竞争力的技术是三机容错。为了实现真正的无缝切换,嫦娥三号第一次实现了三机热备份。即三个计算机同时工作,处理同样的任务,有可能其中一台计算机给出的计算结果是错的,那么三机容错就要发现哪台计算机有错,并最终给出正确的结果。

目前,这个只有十几个人组成的年轻团队正在进行SpaceOS3的研发工作。


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