[發(fā)明專利]一種航天器嵌入式運行程序加快上行方法

有效

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• 申請日: 2011-11-22
• 公開（公告）號: CN102520977A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設計）人: 唐自新;陶利民;翟君武;李林
• 申請（專利權）人: 北京空間飛行器總體設計部
• 主分類號: G06F9/445
• 分類號: G06F9/445
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 龐靜

技術領域

本發(fā)明涉及空間電子領域，尤其涉及航天器總體設計以及空間信息處理系統(tǒng)、方法。

背景技術

目前，國內航天器的飛行軟件均固化于PROM中，一旦軟件中發(fā)現(xiàn)錯誤將不能對PROM中的數(shù)據(jù)進行修改，只能利用RAM中的空間對飛行軟件進行維護，修改部分程序或全部程序。利用航天器設備在工作時長期加電，RAM中數(shù)據(jù)可長期維持、不丟失的特點，保證被放置于RAM中的程序可長期運行。其中，有一種飛行軟件維護的系統(tǒng)構架如圖1所示：嵌入式計算機的CPU配備兩個PROM區(qū)，其中PROM1固化飛行軟件，當飛行軟件出現(xiàn)錯誤時，地面系統(tǒng)可發(fā)送指令將CPU的程序存儲區(qū)切換到PROM2，PROM2中固化的為一個小型的維護軟件，可以接收地面上行注入的修正過的或具有新功能的軟件程序數(shù)據(jù)包，并轉存入RAM中，等到軟件程序數(shù)據(jù)包上行完畢后，地面利用指令將程序跳轉入RAM中運行。利用此方法，相當于廢除掉了PROM1中固化的飛行軟件，轉而運行RAM中新注入的軟件，達到了軟件維護的目的。

遙控指令是控制航天器正常運行的重要手段，一般由地面測控系統(tǒng)負責加工，通過測控信道將電信號發(fā)送至航天器，控制各分系統(tǒng)的運行狀態(tài)。早期的航天器遙控指令非常簡潔，只包括3-20字節(jié)長度的指令碼或數(shù)據(jù)，航天器對指令進行校驗、譯碼并執(zhí)行，僅限于設置開關和數(shù)據(jù)。但隨著計算機技術和軟件技術的發(fā)展，具有高度自治性和靈活性的實時嵌入式系統(tǒng)在國內的航天器中得到了廣泛的應用。因此，遙控指令可控制、管理的范圍急劇擴大，不僅僅可以控制硬件設備的運行，而且可以通過協(xié)議與航天器軟件形成互動，共同完成各種類型的飛行任務。

目前，我國的測控數(shù)據(jù)的傳輸速率為1K-2K?bps，而完成上述的軟件維護需要上行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量可以達到300K-500K?Bytes。由于我國地面測控系統(tǒng)的限制，這些數(shù)據(jù)不能連續(xù)不間斷傳輸，必須分割成限定長度的數(shù)據(jù)包，進行多次上行，這樣，很大的數(shù)據(jù)量再加上多次上行過程中需要比對、確認等原因造成的時間損耗，完成300K-500K?Bytes數(shù)據(jù)的傳輸需要5-6個小時的時間。這是一個非常長的時間段。盡量縮短這一過程所占用的時間已成為當務之急，尤其是對于那些非靜止軌道的航天器來說，測控可見時間段是有限的，減少大數(shù)據(jù)量遙控指令上行傳輸時間更是至關重要。

發(fā)明內容

本發(fā)明的技術解決問題是：克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種航天器嵌入式運行程序加快上行方法，在現(xiàn)行地面測控體制下，可提高數(shù)據(jù)上行效率，縮短大數(shù)據(jù)量上行傳輸時間。

本發(fā)明的技術解決方案是：一種航天器嵌入式運行程序加快上行方法，包括下列步驟：

(1)設計實現(xiàn)維護軟件，維護軟件與航天器嵌入式飛行軟件的關系要求維護軟件運行時，飛行軟件不運行，此時內存空間全部由維護軟件控制；所述維護軟件存儲在RAM的高地址端；

(2)設計實現(xiàn)上行注入的運行軟件，即新的飛行軟件，新的飛行軟件鏈接時，代碼段、數(shù)據(jù)段均定位于RAM中，代碼段的起始地址為RAM中的地址A，RAM的最低端到地址A滿足上行注入數(shù)據(jù)存儲，地址A到RAM頂端地址間滿足新飛行軟件的代碼段、數(shù)據(jù)段以及運行空間足夠；

(3)對步驟(2)中新的飛行軟件進行處理，使得地面系統(tǒng)上行注入數(shù)據(jù)減少、過程加快；具體步驟：

(3.1)將步驟(2)生成的新飛行軟件形成可執(zhí)行代碼；

(3.2)對步驟(3.1)形成的可執(zhí)行代碼進行壓縮，保存為數(shù)據(jù)文件，壓縮后的數(shù)據(jù)在該文件中以數(shù)組的形式存在；

(3.3)編輯一個輔助的軟件代碼文件，該軟件需要對(3.2)形成的數(shù)據(jù)文件進行解壓縮，解壓縮后的數(shù)據(jù)存放于步驟(2)中所述的地址A到RAM最高端的區(qū)域，并從地址A依次向高端地址存儲；解壓縮完成后，跳轉到地址A運行；

(3.4)將(3.3)的軟件代碼文件與(3.2)形成的數(shù)據(jù)文件進行編譯、鏈接；鏈接時，代碼段的起始地址應定位于內存的起始地址；

(3.5)將步驟(3.4)鏈接后的軟件程序生成可執(zhí)行代碼；

(4)按照維護軟件制定的數(shù)據(jù)包格式，對步驟(3.5)生成的可執(zhí)行代碼進行處理，生成地面測控系統(tǒng)可上行的數(shù)據(jù)包；具體包括以下步驟：

(4.1)根據(jù)地面測控系統(tǒng)上傳數(shù)據(jù)的能力，將步驟(3.5)生成的可執(zhí)行代碼分割成數(shù)據(jù)包；

(4.2)地面發(fā)送遙控指令，將航天器切換到維護軟件運行；

(4.3)依次向航天器上行注入步驟(4.1)分割形成的數(shù)據(jù)包，并從航天器遙測確認數(shù)據(jù)包被航天器維護軟件正確處理；