[發明專利]基于雙向通信串口的導航接收機主備機切換和測試方法

有效

• 申請號: 202110285334.8
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN112685265B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 陳雷;龔德;李井源;孫廣富;劉增軍;張可;黃新明;李柏渝;林成龍
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G06F11/30
• 分類號: G06F11/30;G06F11/34;G06F15/78
• 代理公司: 中國和平利用軍工技術協會專利中心 11215
• 代理人: 劉光德

本發明提出一種基于雙向通信串口的導航接收機主備機切換方法，所述的導航接收機包括第一接收機和至少一個第二接收機，第一接收機為工作設備，實現業務功能，并輸出心跳信號；第二接收機為備份設備，導航接收機設備上電，所有接收機均加載FPGA、DSP程序；接收機的FPGA檢測外部輸入的心跳信號，如果心跳信號達標，指定本機為第二接收機，關閉第二接收機的心跳脈沖輸出功能，如果心跳信號不達標，或者接收機的FPGA識別本機DSP的下發指令，將本機配置為為第一接收機，第一接收機的FPGA將本機狀態寄存器設置為主機，正式打開心跳脈沖輸出功能，并將主機狀態上報至本機DSP。

技術領域

本發明屬于衛星導航系統技術領域，尤其涉及一種基于雙向通信串口的導航接收機主備機切換和測試方法。

背景技術

衛星導航地面站運控系統包含了大量終端設備，這些設備又組合成為不同功能的集群子系統。運控系統的可靠性與各集群子系統、各終端的可靠性關系緊密，所以在系統設計時，必須考慮到集群備份和終端備份的必要性，而終端的備份設計是集群備份的前提基礎。

終端設備作為運控系統中可分解到的最小顆粒，也是整個系統中最基本、最關鍵的組件，系統的所有業務功能都是由各終端協同工作才最終完成。這就要求終端需要考慮主備設計，當主終端出現異常狀況時，備終端可以立即接替工作，否則整個系統業務就有可能出現狀態出錯；因而明確終端主備機切換設計是確定系統可靠性的關鍵因素，盡量小的切換延時對保證系統穩定性有非常重要的意義。

將運控系統進行簡化模擬，可分為終端、合路器、信道、天線等組件，系統框圖如圖1所示。終端1、終端2、終端3分別承擔不同的子系統功能，如果終端1發生故障，則子系統1功能不能正常工作，就會對整個系統業務帶來極大的影響，甚至造成業務中斷。

故對系統框架進行改進，改進后的系統框圖如圖2所示。終端1A、終端1B之間通過雙向串口連接，組成互為主備的集群架構，終端2A、終端2B、終端3A、終端3B同理。如果終端1A 為主設備時發生故障，則終端1B可以接替為主設備繼續工作，所以單臺設備的故障不會對整個系統業務帶來影響。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提出了一種基于雙向通信串口的導航接收機主備機切換方法，所述的導航接收機包括第一接收機和至少一個第二接收機，第一接收機為工作設備，實現業務功能，并輸出心跳信號；第二接收機為備份設備，包括以下運行步驟：

步驟1，導航接收機設備上電，所有接收機均加載FPGA、DSP 程序，執行步驟2；

步驟2，接收機的FPGA在1ms內檢測外部輸入的心跳信號，執行步驟3；

步驟3，如果心跳信號達標，執行步驟4，反之，執行步驟7；

步驟4，當檢測的心跳信號達標，該接收機的FPGA將本機狀態寄存器設置為備機狀態，指定本機為第二接收機，關閉第二接收機的心跳脈沖輸出功能，并將設置為備機的狀態上報至本機的 DSP；執行步驟5

步驟5，接收機的FPGA識別本機DSP是否下發將本機狀態寄存器配置為主機狀態指令，如是，將本機狀態寄存器配置為主機狀態，將本機配置為為第一接收機，轉到步驟6；反之，回到步驟2；

步驟6，第一接收機的FPGA將本機狀態置為預切換狀態，打開心跳脈沖輸出功能，執行步驟2；

步驟7，第一接收機的FPGA將本機狀態寄存器設置為主機，正式打開心跳脈沖輸出功能，并將主機狀態上報至本機DSP；執行步驟8；

步驟8，接收機FPGA識別DSP是否下發將本機狀態寄存器配置為備機狀態指令，如是，將本機狀態寄存器配置為備機狀態，執行步驟9，反之，回到步驟2；

步驟9，接收機FPGA將本機狀態置為預切換狀態，關閉心跳脈沖輸出功能，并執行步驟2。