
【計】 modular redundancy
模數冗餘度(Modular Redundancy)是電子系統工程中的容錯設計策略,其核心原理是通過重複配置關鍵模塊确保系統可靠性。該術語由"模數"(modular)和"冗餘度"(redundancy)構成,前者指獨立功能單元,後者指超出最低需求的備份配置。
在具體應用中,三模冗餘(Triple Modular Redundancy, TMR)是典型實現方式,通過三個相同模塊并行運行,結合表決器輸出最終結果。當單個模塊發生故障時,系統仍能維持正常工作。這種設計方法在航天器控制系統和核電站安全監測裝置中具有廣泛應用,美國國家航空航天局(NASA)的航天器設計手冊将其列為關鍵容錯技術。
根據IEEE 610.12-1990标準定義,模數冗餘度的有效性取決于三個要素:模塊間獨立性、故障檢測機制和重構能力。該标準建議冗餘模塊應具備物理隔離和獨立供電設計。英國工程技術學會(IET)的研究報告指出,現代FPGA芯片通過動态部分重構技術,可将冗餘度效能提升40%以上。
工業應用中需權衡冗餘度與成本效益比,德國工業标準DIN V 19250将安全完整性等級(SIL)與冗餘度要求直接關聯,規定SIL3級系統必須配置雙重冗餘架構。當前發展趨勢顯示,基于人工智能的預測性維護技術正在改變傳統靜态冗餘設計模式,實現動态冗餘度調節。
“模數冗餘度”是一個結合了“模數”和“冗餘度”的複合概念,需從兩者的定義及實際應用場景綜合理解:
在模數轉換或相關系統中,“模數冗餘度”指為提高系統可靠性而引入的冗餘設計,具體可能包括:
冗餘度的計算可能涉及以下指标(以地理信息系統為例): $$ R = 1 - frac{Q}{m times n} $$ 其中,( Q )為有效數據量,( m times n )為總數據容量。模數冗餘度的具體計算需結合系統設計目标(如容錯率、成本)動态調整。
如需更專業的領域定義(如電子工程中的具體參數),建議補充應用場景或參考行業标準文檔。
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