[發(fā)明專利]基于冗余API接口的星載系統(tǒng)軟件防護(hù)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010600022.7
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN112052117B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高翔;劉偉偉;劉光杰;葛書敏;潘尚考
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: G06F11/14
• 分類號: G06F11/14;G06F11/10
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 王瑋

本發(fā)明公開了一種基于冗余API接口的星載系統(tǒng)軟件防護(hù)方法。從星載系統(tǒng)中所承載的存儲(chǔ)器或者內(nèi)存空間中提取進(jìn)行交互控制過程的數(shù)據(jù)信息；將數(shù)據(jù)信息通過編碼防護(hù)接口，進(jìn)行編碼備份，并將備份數(shù)據(jù)保存到星載系統(tǒng)存儲(chǔ)區(qū)的內(nèi)存空間當(dāng)中；當(dāng)調(diào)用原始數(shù)據(jù)信息時(shí)，提取備份數(shù)據(jù)，并通過解碼恢復(fù)接口，將其進(jìn)行解碼操作，得到正確的數(shù)據(jù)信息；通過編解碼得出的數(shù)據(jù)信息，還原數(shù)據(jù)流或控制流，拷貝到原始數(shù)據(jù)信息在星載系統(tǒng)存儲(chǔ)空間的相應(yīng)位置。本發(fā)明具有良好的糾錯(cuò)和檢錯(cuò)能力，準(zhǔn)確糾正多位隨機(jī)錯(cuò)誤以及突發(fā)錯(cuò)誤，并具備很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及星載系統(tǒng)防護(hù)領(lǐng)域，特別是一種基于冗余API接口的星載系統(tǒng)軟件防護(hù)方法。

背景技術(shù)

太空環(huán)境當(dāng)中充滿了各種空間輻射以及高能粒子。空間輻射通常可以使星載系統(tǒng)暫時(shí)失靈，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致衛(wèi)星損毀。空間輻射一般通過以下三種方式影響星載系統(tǒng)的正常運(yùn)行：總劑量效應(yīng)、單粒子效應(yīng)和位移損傷。其中對航天器影響最大的為總劑量效應(yīng)TID和單粒子效應(yīng)SEE。前者由于電子的長期積累所造成，后者則由高能重離子轟擊元器件引起，具體可分為單粒子翻轉(zhuǎn)SEU、單粒子閂鎖SEL、單粒子瞬態(tài)效應(yīng)SET、單粒子功能中斷SEFI、單粒子燒毀SEB等效應(yīng)。基于星載計(jì)算機(jī)對于衛(wèi)星的重要性，必須將其可靠性作為首要設(shè)計(jì)指標(biāo)。通常采用一定的容錯(cuò)技術(shù)對星載系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。

根據(jù)文獻(xiàn)檢索，發(fā)現(xiàn)目前基于星載系統(tǒng)的軟件方案大多從硬件防護(hù)的角度出發(fā)，目前的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)使用了ECC編碼和奇偶校驗(yàn)碼，通過其中的冗余位來定位甚至恢復(fù)錯(cuò)誤。但是硬件容錯(cuò)技術(shù)需要增加特定形式的硬件邏輯來滿足冗余計(jì)算的需求，很多情況下，成本和功耗等原因限制了硬件容錯(cuò)的使用范圍。而軟件容錯(cuò)技術(shù)具有操作靈活，不需要另附硬件，降低了硬件成本等特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于根據(jù)硬件成本和容錯(cuò)可靠性，提出一種基于冗余API接口的星載系統(tǒng)軟件防護(hù)方法。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的技術(shù)解決方案為：一種基于冗余API接口的星載系統(tǒng)軟件防護(hù)方法，包括以下步驟：

步驟1：從星載系統(tǒng)中所承載的存儲(chǔ)器或者內(nèi)存空間中提取進(jìn)行交互控制過程的數(shù)據(jù)信息；

步驟2：將數(shù)據(jù)信息通過編碼防護(hù)接口，進(jìn)行編碼備份，并將備份數(shù)據(jù)保存到星載系統(tǒng)存儲(chǔ)區(qū)的內(nèi)存空間當(dāng)中；

步驟3：當(dāng)調(diào)用原始數(shù)據(jù)信息時(shí)，提取備份數(shù)據(jù)，并通過解碼恢復(fù)接口，將其進(jìn)行解碼操作，得到正確的數(shù)據(jù)信息；

步驟4：通過編解碼得出的數(shù)據(jù)信息，還原數(shù)據(jù)流或控制流，拷貝到原始數(shù)據(jù)信息在星載系統(tǒng)存儲(chǔ)空間的相應(yīng)位置；

作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，步驟1中，數(shù)據(jù)信息的類型主要包括常見的內(nèi)置類型以及結(jié)構(gòu)體類型，根據(jù)數(shù)據(jù)信息的地址從存儲(chǔ)器或者內(nèi)存空間中提取出數(shù)據(jù)的二進(jìn)制信息。

作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，步驟2中，通過設(shè)定編碼方案和編碼位數(shù)對進(jìn)行軟件防護(hù)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行編碼操作，得到編碼后的備份數(shù)據(jù)，并將其保存在星載系統(tǒng)存儲(chǔ)空間中。

作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，步驟3中，當(dāng)使用預(yù)先備份的數(shù)據(jù)信息時(shí)，要從內(nèi)存空間中取出進(jìn)行編碼防護(hù)的備份數(shù)據(jù)，并調(diào)用解碼接口對編碼后的數(shù)據(jù)變量進(jìn)行解碼恢復(fù)，還原原始準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息。

作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，步驟4中，通過數(shù)據(jù)信息所在內(nèi)存空間的起始地址，重新寫入數(shù)據(jù)信息，并使其恢復(fù)到數(shù)據(jù)變量的初始狀態(tài)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：

1)星載系統(tǒng)防護(hù)接口從軟件防護(hù)的角度出發(fā)，針對內(nèi)置類型數(shù)據(jù)以及結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行編解碼防護(hù)，不需要設(shè)計(jì)額外的硬件電路，降低了成本消耗，具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性。

2)星載系統(tǒng)防護(hù)接口能夠有針對性的實(shí)現(xiàn)對指定存儲(chǔ)以及交互數(shù)據(jù)信息的精準(zhǔn)防護(hù)，清晰定位到進(jìn)行防護(hù)的數(shù)據(jù)信息的位置以及數(shù)據(jù)類型；

附圖說明