[發明專利]一種星載數據管理系統自主容錯方法

有效

• 申請號: 201110361976.8
• 申請日: 2011-11-15
• 公開（公告）號: CN102521059A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 陶利民;李林;翟君武;楊聰偉;潘宇倩;汪路元;唐自新;劉欣;吳振宇
• 申請（專利權）人: 北京空間飛行器總體設計部
• 主分類號: G06F11/07
• 分類號: G06F11/07
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明涉及一種航天器數據管理方法。

背景技術

如圖1所示，數據管理系統一般由數管計算機、遙控單元、遠置單元A、遠置單元B、遠置單元C、遠置單元D及1553B總線組成。遙控單元負責分發地面系統注入的遙控指令；遠置單元A、遠置單元B、遠置單元C、遠置單元D負責采集其它設備的遙測并通過1553B總線傳遞到數管計算機，同時執行數管計算機傳來的間接指令；遠置單元A還具有將數管計算機組織好的遙測數據進行調制并通過應答機下傳給地面系統的功能。

數管計算機是整個數據管理系統的處理核心，承擔著整星遙測、遙控、自主熱控、自主能源控制以及有效載荷數據處理等多項重要任務。數據管理系統一般需要處理地面注入指令、星上設備數據交換、總線數據交換、時鐘信號輸入、遙測信號采集等功能。數據管理系統的故障將影響地面對衛星狀態的判斷與控制，因此數據管理系統應具備自主容錯機制和冗余備份措施。

航天器自主容錯機制是指航天器能夠對自身狀態進行監控和感應，對出現的故障自主進行檢測、隔離和恢復。容錯機制主要包括故障檢測、故障診斷和系統重構等。當系統狀態偏離了“正常”狀態時，稱系統處于故障狀態。檢測是測定故障產生的過程，診斷是確定故障類型的過程，包括確定故障產生的時間、地點和故障級別。利用這些信息可以對系統進行修復，使系統恢復常運行。另外航天器各個重要系統都采用了冗余備份措施，希望在出現故障時能通過系統重構恢復系統的正常運行。容錯機制中的故障檢測主要有兩種方法：極限檢查，通過跟蹤系統關鍵參數是否處于正常工作范圍的方法；基于模型的檢測，基于系統的數學或解析模型，將系統當前狀態同模型對比。

現有的航天器自主容錯方法，沒有針對數據管理系統中“對整星數據集中處理”的特點，沒有對不同程度的故障進行區分對待，分別處理。在出現故障時，主要通過系統重構來排除故障的影響。但實際使用中，有一些錯誤的產生不足以對系統造成致命的損害，頻繁的系統重構將會嚴重影響數據管理系統的正常運行。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供了一種星載數據管理系統自主容錯方法，具備不同層次的檢錯與容錯能力，可以分別對不同危害程度的錯誤進行處理，從而提高數據管理系統甚至整星的可靠性。

本發明的技術解決方案是：一種星載數據管理系統自主容錯方法，將星載數據管理系統自主容錯機制分為數據容錯、部件級容錯、系統級容錯三個級別，容錯時順序進行，其中：

(1)數據容錯：包括數據協議驗證、1553B總線接口容錯、RS422總線容錯三個方面；

A)數據協議驗證時，按照約定的數據協議進行，數據協議中規定數據的標識、長度、有效數據內容和校驗，通過驗證接口上的數據標識是否正確，來確定接口上的數據類型；通過對長度的判讀，來確認有效數據內容的長度和校驗和的位置；通過校驗和是否正確，驗證收到的數據是否正確；

B)1553B總線接口容錯時，將1553B總線設置為雙冗余的形式，通過總線消息實現總線的冗余切換；當冗余切換失敗時，利用從1553B總線接口發出的遙控數據和采集的遙測數據進行容錯；對于遙測數據，采用定期更新的方式實現，對于遙控數據，通過遙控數據的執行結果判斷數據接口是否正確；

C)RS422總線容錯時，將RS422總線設置為雙冗余的形式，通過建立對話機制來驗證數據鏈路是否正常；當對話失敗時，通過檢測RS422總線的接口數據是否符合協議來進行RS422總線的切換；

(2)部件級容錯：包括RAM芯片容錯、軟件看門狗容錯、信號時鐘的容錯三個方面；

D)RAM芯片的容錯時，采用軟件周期性向RAM芯片依次寫特定數據并讀取該位置的數據，若數據不正確，則進行備份RAM芯片的自主切換；

E)軟件看門狗容錯時，軟件定期向看門狗電路發出清狗信號，當清狗信號無法發出時，看門狗電路發出復位信號，軟件重新開始運行；

F)信號時鐘容錯時，首先采用外部遙測幀同步信號作為觸發激勵信號周期性的采集遙測數據，當遙測數據不刷新時，數管計算機軟件利用內部時鐘代替外部遙測幀同步信號作為遙測參數采集的觸發激勵信號；

(3)系統級容錯：包括數管計算機自主切換容錯，以及遠置單元的自主切換容錯兩個方面；

G)數管計算機自主切換容錯時，數管計算機定期向各遠置單元發出總線查詢信號，當未接收到所有遠置單元的響應時，發出切機指令，數管計算機進行自主切機，切機到備份機進行工作；