
【计】 modular redundancy
模数冗余度(Modular Redundancy)是电子系统工程中的容错设计策略,其核心原理是通过重复配置关键模块确保系统可靠性。该术语由"模数"(modular)和"冗余度"(redundancy)构成,前者指独立功能单元,后者指超出最低需求的备份配置。
在具体应用中,三模冗余(Triple Modular Redundancy, TMR)是典型实现方式,通过三个相同模块并行运行,结合表决器输出最终结果。当单个模块发生故障时,系统仍能维持正常工作。这种设计方法在航天器控制系统和核电站安全监测装置中具有广泛应用,美国国家航空航天局(NASA)的航天器设计手册将其列为关键容错技术。
根据IEEE 610.12-1990标准定义,模数冗余度的有效性取决于三个要素:模块间独立性、故障检测机制和重构能力。该标准建议冗余模块应具备物理隔离和独立供电设计。英国工程技术学会(IET)的研究报告指出,现代FPGA芯片通过动态部分重构技术,可将冗余度效能提升40%以上。
工业应用中需权衡冗余度与成本效益比,德国工业标准DIN V 19250将安全完整性等级(SIL)与冗余度要求直接关联,规定SIL3级系统必须配置双重冗余架构。当前发展趋势显示,基于人工智能的预测性维护技术正在改变传统静态冗余设计模式,实现动态冗余度调节。
“模数冗余度”是一个结合了“模数”和“冗余度”的复合概念,需从两者的定义及实际应用场景综合理解:
在模数转换或相关系统中,“模数冗余度”指为提高系统可靠性而引入的冗余设计,具体可能包括:
冗余度的计算可能涉及以下指标(以地理信息系统为例): $$ R = 1 - frac{Q}{m times n} $$ 其中,( Q )为有效数据量,( m times n )为总数据容量。模数冗余度的具体计算需结合系统设计目标(如容错率、成本)动态调整。
如需更专业的领域定义(如电子工程中的具体参数),建议补充应用场景或参考行业标准文档。
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