面向中高軌衛(wèi)星有效載荷的管控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于航空航天領(lǐng)域，涉及一種中高軌衛(wèi)星有效載荷的管控方法，特別是涉及一種中高軌衛(wèi)星有效載荷的程序重構(gòu)和通訊管理。
【背景技術(shù)】
[0002]中國(guó)專利CN103744754A(公開(kāi)日為2014年4月23日)公開(kāi)了一種抗輻射加固并行星載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及其使用方法。該方法通過(guò)三塊DSP芯片和四塊FPGA芯片實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)由一個(gè)系統(tǒng)控制單元和三個(gè)相同的子系統(tǒng)構(gòu)成，所述系統(tǒng)控制單元在一塊FPGA上實(shí)現(xiàn)，每個(gè)子系統(tǒng)由一個(gè)DSP和一塊FPGA組成，并與系統(tǒng)控制單元相連。該系統(tǒng)采用“2并行+1備份”的結(jié)構(gòu)，兩個(gè)DSP并行處理星載任務(wù)，另外一個(gè)DSP作為備份，當(dāng)并行工作的DSP出現(xiàn)不可恢復(fù)故障時(shí)，備份DSP替換故障DSP。該方法的缺點(diǎn)主要是系統(tǒng)控制單元為單點(diǎn)，從而降低了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。
[0003]中國(guó)專利CN103473156A(公開(kāi)日為2013年12月25日)公開(kāi)了一種基于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的星載計(jì)算機(jī)三級(jí)熱備份容錯(cuò)方法。該方法基于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的星載計(jì)算機(jī)三機(jī)熱備份容錯(cuò)方法，首先構(gòu)建三臺(tái)裝有相同實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)。在每個(gè)控制周期中，每臺(tái)單機(jī)都通過(guò)三機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換獲取另外兩機(jī)的數(shù)據(jù)。然后按照本機(jī)和另一機(jī)、本機(jī)和第三機(jī)、另一機(jī)和第三機(jī)共三種情況進(jìn)行比較。再根據(jù)數(shù)據(jù)比對(duì)結(jié)果是否一致，結(jié)合單機(jī)是否發(fā)生過(guò)復(fù)位、“切機(jī)命令字”是否有效等因素，設(shè)置本機(jī)是否健康的標(biāo)志。三臺(tái)單機(jī)同步運(yùn)行，三機(jī)的對(duì)外輸出控制狀態(tài)相同，由當(dāng)班機(jī)負(fù)責(zé)最終的對(duì)外輸出。在故障處理時(shí)，由于三臺(tái)單機(jī)均同步運(yùn)行，當(dāng)班機(jī)切換時(shí)不需要再獲取狀態(tài)，所以故障恢復(fù)時(shí)間短，實(shí)時(shí)性高，在切換過(guò)程中系統(tǒng)控制不存在間隙，系統(tǒng)控制可以平穩(wěn)過(guò)渡，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的自主重構(gòu)。該方法僅從軟件角度說(shuō)明了星載計(jì)算機(jī)的容錯(cuò)方法，未提及硬件方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種中高軌衛(wèi)星有效載荷的管控系統(tǒng)，該方法適用于衛(wèi)星載荷常用應(yīng)用，包含程序重構(gòu)、通信管理及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，為載荷衛(wèi)星加載多種程序，使載荷系統(tǒng)可以在不同條件下完成不同的功能，具有高可靠、長(zhǎng)壽命、抗輻射性能。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0006]—種面向中高軌衛(wèi)星有效載荷的管控系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括硬件部分和軟件部分，其中，硬件部分包括CPU以及與CPU相連的FPGA模塊、通訊模塊、總線隔離驅(qū)動(dòng)模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，軟件部分包括引導(dǎo)軟件、系統(tǒng)程序軟件、FPGA軟件，所述引導(dǎo)軟件和系統(tǒng)程序軟件運(yùn)行于CPU上，主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)硬件初始化、上電自檢和數(shù)據(jù)處理，所述FPGA軟件運(yùn)行于的FPGA模塊上，主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)譯碼控制、指令控制、復(fù)位控制及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器托管控制。
[0007]所述系統(tǒng)的對(duì)外通訊接口包括:電源輸入+5V和+3.3V、2路中斷通道、2套1553B通訊，其中I套為熱備份、2路RS232接口、并行數(shù)據(jù)、地址總線、系統(tǒng)復(fù)位和看門狗復(fù)位輸出信號(hào)、4路GP1通道。
[0008]所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器包括PROM和EEPROM。
[0009]所述PROM由I片32KX8位的芯片組成，分配在CPU的Boot PROM內(nèi)存區(qū)間。
[0010]所述EEPROM由3片IM X 8的芯片組成，EEPROM的讀寫管理由FPGA及I片由512K X 8芯片組成的SRAM來(lái)完成。
[0011]還包括分配在CPU的RAM塊區(qū)間的3片由512K X 32芯片組成的SRAM，4片SRAM均具有EDAC功能，I片由512K X 8芯片組成的SRAM作為3片由512K X 32芯片組成的SRAM的EDAC校驗(yàn)使用。
[0012]所述1553B、FPGA模塊主要由16MHz晶振提供時(shí)鐘信號(hào)，所述CPU主要由64MHz晶振提供時(shí)鐘信號(hào)。
[0013]所述總線隔離驅(qū)動(dòng)模塊完成總線數(shù)據(jù)的驅(qū)動(dòng)與隔離，同時(shí)完成上電狀態(tài)與不上電狀態(tài)電路之間的潛通。
[0014]所述1553B直接由CPU控制，其地址空間分配在處理器的1空間，工作模式為RT模式。
[0015]所述引導(dǎo)軟件由軟件啟動(dòng)方式控制上電時(shí)是從PROM啟動(dòng)、從EEPROM啟動(dòng)還是由軟件上載啟動(dòng)，軟件啟動(dòng)方式由啟動(dòng)標(biāo)志位控制，啟動(dòng)標(biāo)志位每次重新上電后恢復(fù)默認(rèn)值，默認(rèn)加載主程序，主程序加載完成后，修改啟動(dòng)標(biāo)志位，通過(guò)軟復(fù)位方式實(shí)現(xiàn)其他程序的重構(gòu)和上載。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0017]本發(fā)明較現(xiàn)有技術(shù)相比，具有較高的可靠性及抗輻射指標(biāo)。其中單板可靠性可達(dá)到10年0.9562;抗輻射指標(biāo)為TID > 100kRad(Si)，免SEL，具有較強(qiáng)的抗SEU/SET能力和SEU/SET保護(hù)功能。
【附圖說(shuō)明】
[0018]通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0019]圖1為本發(fā)明系統(tǒng)的電路連接圖；
[0020]圖2是本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0022]本發(fā)明所提供的面向中高軌衛(wèi)星有效載荷的管控系統(tǒng)，為中高軌衛(wèi)星有效載荷提供了高可靠長(zhǎng)壽命的管理控制解決方案。通過(guò)宇航級(jí)器件和對(duì)整機(jī)級(jí)的冷備份設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星有效載荷的高可靠管理和控制，支持程序重構(gòu)、通訊(1553B、RS232)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能。旨在實(shí)現(xiàn)中高軌道空間環(huán)境要求下管理控制指令的接收與解析、系統(tǒng)的配置管理，并可提供處理、接口互聯(lián)等資源，通過(guò)上層軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)有效載荷各設(shè)備資源間的管理控制、任務(wù)調(diào)度及重構(gòu)等功能。
[0023]圖1所示，本發(fā)明系統(tǒng)組成包括硬件產(chǎn)品和配套軟件，硬件部分包括CPU以及與CPU相連的FPGA模塊、通訊模塊、總線隔離驅(qū)動(dòng)模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，軟件部分包括引導(dǎo)軟件、系統(tǒng)程序軟件、FPGA軟件，引導(dǎo)軟件和系統(tǒng)程序軟件運(yùn)行于CPU上，主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)硬件初始化、上電自檢和數(shù)據(jù)處理，根據(jù)功能需求和存儲(chǔ)標(biāo)志位管理實(shí)現(xiàn)程序重構(gòu)、加載等。FPGA軟件運(yùn)行于的FPGA模塊上，主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)譯碼控制、指令控制、復(fù)位控制及EEPROM托管控制。
[0024]本發(fā)明適用于長(zhǎng)壽命中高軌道