太空飛行器，無論是載人還是無人駕駛，傳統(tǒng)上都依賴于定制的嵌入式計算系統(tǒng)。由于標準系統(tǒng)在設計時沒有考慮到空間應用，因此它們沒有解決太空飛行的關鍵問題，例如除氣，“錫須”，冗余和堅固性。然而，設計師和工程師認識到使用完善的、標準化的、開放式架構的平臺來創(chuàng)建一個多樣化的生態(tài)系統(tǒng)的好處，從而提供更多的選擇、更低的成本和更低的風險。以空間為中心的標準化平臺的可用性帶來了競爭環(huán)境的優(yōu)勢，降低了開發(fā)成本和更高的可靠性。

使用開放標準意味著不必為新設計反復攀登學習曲線。硬件、固件和軟件的重用縮短了設計周期并降低了生命周期成本。它還可以讓設計人員專注于諸如減小尺寸、重量和功耗（SWaP）等緊迫問題，這始終是空間應用中的首要任務。

可靠性設計

空間VPX，也稱為VITA 78，使用VITA 65開放VPX背板標準作為空間系統(tǒng)的基礎。作為下一代空間互連標準（NGSIS）的一部分，空間VPX由VITA 78工作組開發(fā)，通過空間所需的功能增強了VPX標準。因此，空間VPX解決了VPX未涵蓋的對航天飛行至關重要的許多問題。

通過冗余配電和對關鍵配置信號的故障檢測實現(xiàn)單點故障容限

可根據(jù)需要打開和關閉電源的備用模塊

支持新功能的系統(tǒng)管理

強大的系統(tǒng)診斷功能

SpaceVPX增加了一個雙冗余的實用程序管理模塊和平面來管理新功能。與在OpenVPX中創(chuàng)建的配置文件類似，空間VPX還定義了有效載荷，控制，內存和切換的配置文件。

美國空軍研究實驗室（AFRL）于2011年啟動了NGSIS，正在尋找一個標準委員會來托管他們的NGSIS，并來到VITA。他們確定VPX將是一個可接受的架構，并于2012年3月成立了一個研究小組，成為VITA 78。

在VITA標準組織（VSO）的公共領域之外開發(fā)了稻草人，直到獲得國際武器販運條例（ITAR）的許可。VITA 78隨后在2013年初秋過渡到一個運作良好的VITA 78工作組。

VITA 78現(xiàn)在處于發(fā)展的后期階段，最近經過了工作組的投票。從那里開始，它將進行VSO投票，然后提交ANSI批準。這一進程的時間框架沒有得到高度管制，因為選票實際上是征求意見的工具。發(fā)布的時間范圍可能會有所不同，具體取決于評論的數(shù)量和解決評論所需的時間。AFRL在多家原始設備制造商的協(xié)助下領導了這一舉措。

空間VPX連接：超堅固

為太空設計嵌入式計算系統(tǒng)需要一種解決方案，該解決方案不僅要能夠承受升空的極端振動，還要能夠處理極端溫度、背景輻射和外星旅行的其他惡劣條件。

為空間 VPX 選擇的 TE 連接背板連接器，即多格 RT 2-R 連接器，是 VITA 46 VPX 連接器（多格 RT 2 連接器）的向后兼容變體。MULTIGIG RT 2 連接器是 VITA 46 VPX 的標準，代表了在堅固耐用的嵌入式計算領域向前邁出的一大步，在全球范圍內部署了從裝甲車電子學和直升機雷達航空電子設備到空間應用的各種應用。模塊化連接器系統(tǒng)具有受保護的背板連接器，并使用無引腳晶圓設計代替引腳觸點，這種方法在商業(yè)應用中已得到廣泛認可。晶圓可用于差分、單端和功率需求，可輕松修改，以支持客戶對特性阻抗、傳播延遲和其他電氣參數(shù)的特定需求。盡管晶圓可以根據(jù)特定的電氣需求進行“調諧”，但標準晶圓，例如用于差分信號的100歐姆晶圓，在大多數(shù)情況下就足夠了。

VITA 46 多組 RT 2 連接器符合 VITA 47 環(huán)境的要求。為了獲得最佳設計安全因素，SpaceVPX超越了VITA 47，將增強的環(huán)境性能和設計冗余與一致的空間設計范式相結合。相對于環(huán)境問題，已經探索了新的測試水平，以表征超出最嚴重預期暴露水平的互連。其中一項公共倡議是VITA 72研究小組。VITA 72小組設計了振動“酷刑測試”，將6U VPX測試裝置暴露在0.2 g2 / Hz的隨機振動水平下12小時。為了滿足 VITA 72 的要求，TE 工程師修改了 VITA 46 連接器的觸點系統(tǒng)，以提供四冗余觸點，而不是現(xiàn)有系統(tǒng)的兩個點。增加冗余點可提高高振動環(huán)境中的可靠性。新型 MULTIGIG RT 2-R 連接器使插座觸點和晶圓之間的接觸點加倍，從而使 SpaceVPX 設計人員既能訪問龐大且經過時間考驗的 VPX 生態(tài)系統(tǒng)，又能提供太空飛行應用所需的冗余。

除了超堅固的設計外，MULTIGIG RT 2-R 連接器還具有其他一些功能，使其對空間應用具有吸引力。

多格 RT 2-R 版本是一款非常輕的 VPX 背板連接器。在傳統(tǒng)的背板連接器設計中，插入式模塊連接器通常是重的一半，但MULTIGIG連接器的簡約設計利用了顯著的氣隙而不是重聚合物。

它符合 NASA 總質量損失 （TML） 為 1.0% 的除氣要求，收集的揮發(fā)性可冷凝材料 （CVCM） 小于 0.01%。除氣是固體中捕獲的氣體的釋放，這是一個問題，因為氣體會降低衛(wèi)星，熱散熱器或太陽能電池中電荷耦合器件（CCD）傳感器的性能。除氣是創(chuàng)造和維護清潔、高真空環(huán)境的挑戰(zhàn)。此外，航天器的封閉環(huán)境可能使除氣成為一個更大的問題。

由于連接器避免使用純錫，因此它不會促進所謂的錫晶須的生長，錫須可能是觸點之間，印刷電路板焊盤之間以及觸點和焊盤之間短路的來源。錫晶須還會導致金屬蒸氣電弧，當固體金屬晶須汽化成高導電金屬離子的等離子體時，就會發(fā)生這種情況，該等離子體可以形成能夠攜帶數(shù)百安培的電弧。錫須已被證明是軌道上衛(wèi)星故障的重大潛在故障模式。

VPX是嵌入式高性能計算的流行標準，其數(shù)據(jù)速率超過10 Gbps.得益于幾年的發(fā)展，VPX生態(tài)系統(tǒng)高度多樣化，為設計人員提供了單端和差分信號，夾層，電源，光學和RF連接的一系列選擇。隨著 VPX 的發(fā)展，新的標準已經創(chuàng)建，以提供全面的互連需求。

可用于生態(tài)系統(tǒng)的其他連接器尚未針對SpaceVPX應用進行全面評估，但初步檢查尚未發(fā)現(xiàn)任何不可逾越的問題。隨著設計人員尋找其他連接解決方案，那些已經是VPX生態(tài)系統(tǒng)一部分的人是主要的候選者。

VPX 占用空間

SpaceVPX建立在將開放式架構和商業(yè)現(xiàn)貨（COTS）產品相結合以實現(xiàn)高性能嵌入式計算（HPEC）的既定理念之上。它不僅可以享受強大的競爭環(huán)境的優(yōu)勢，還可以利用已經推出的產品的豐富可用性。同時，SpaceVPX擴展了VPX標準，以適應太空飛行的獨特需求，以創(chuàng)建一個在惡劣環(huán)境中將冗余和可靠性放在首位的系統(tǒng)。SpaceVPX可以被視為兩用技術的一個主要例子，使用部署在無數(shù)VITA 46 VPX程序中的相同連接器，并將其用于太空飛行硬件。

審核編輯：郭婷