一種星載模塊級(jí)冗余備份系統(tǒng)及方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種設(shè)備內(nèi)部資源利用率高，設(shè)備可靠性強(qiáng)，壽命長(zhǎng)的星載模塊級(jí)冗余備份系統(tǒng)及方法。通過(guò)功能類(lèi)型和接口對(duì)硬件模塊進(jìn)行統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的劃分，組成多個(gè)能夠完成整機(jī)功能的冗余單元，在冗余單元中設(shè)置若干的同功能標(biāo)準(zhǔn)功能模塊，從而將冗余備份的粒度由單機(jī)細(xì)化到功能模塊，減少資源浪費(fèi)，提高系統(tǒng)利用率，達(dá)到提高電子產(chǎn)品壽命及可靠性指標(biāo)的目的；并且通過(guò)內(nèi)部背板互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)串行總線(xiàn)系統(tǒng)的連接，其模塊接口統(tǒng)一，模塊間能夠通過(guò)組合的實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)不同冗余單元嵌入式計(jì)算機(jī)產(chǎn)品的定制；從而快速的建立一種開(kāi)放的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)，解決了嵌入式計(jì)算機(jī)專(zhuān)機(jī)定制，研制周期長(zhǎng)、成本高等問(wèn)題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種星載模塊級(jí)冗余備份系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子信息【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種星載模塊級(jí)冗余粒度的備份方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，星載電子設(shè)備均通過(guò)冗余備份實(shí)現(xiàn)自身在軌長(zhǎng)壽命、高可靠運(yùn)行的設(shè)計(jì)目標(biāo)。整機(jī)設(shè)備內(nèi)部冗余備份的最小單元為“單機(jī)”，一個(gè)整機(jī)內(nèi)能夠包括多個(gè)互為備份的單機(jī)。這里所說(shuō)的單機(jī)是指具備完整功能的計(jì)算機(jī)，即具有CPU處理、運(yùn)算、存儲(chǔ)以及I/O接口控制能力的電子產(chǎn)品。
[0003]星載電子設(shè)備多采用雙機(jī)冗余備份方式，雙機(jī)工作方式分為“熱”與“冷”兩種類(lèi)型。雙機(jī)“熱”備份指的是雙機(jī)均加電工作，只有一臺(tái)單機(jī)具有對(duì)外數(shù)據(jù)與命令發(fā)送的控制權(quán)，這臺(tái)單機(jī)又被稱(chēng)為“主份”機(jī)；雙機(jī)“冷”備份指的是只有一臺(tái)單機(jī)加電工作，另一臺(tái)單機(jī)不加電工作。雙機(jī)的控制權(quán)通過(guò)冗余切換機(jī)制實(shí)現(xiàn)，確保唯一單機(jī)對(duì)設(shè)備的控制與管理?！叭哂嗲袚Q機(jī)制”通過(guò)接收“冗余控制指令”來(lái)實(shí)現(xiàn)單機(jī)的信息輸出控制與供電管理控制?！叭哂嗲袚Q機(jī)制”實(shí)質(zhì)是一種表決控制，即在單機(jī)優(yōu)先級(jí)順序確定的前提下，每個(gè)單機(jī)對(duì)系統(tǒng)中優(yōu)先級(jí)最高的單機(jī)實(shí)施“投票”選舉。雙機(jī)系統(tǒng)中，其雙機(jī)冗余備份的框圖如圖1所示，其中次優(yōu)先級(jí)的單機(jī)擁有一票否決權(quán)，能夠直接“奪權(quán)”。三機(jī)系統(tǒng)中，通過(guò)“三中取二”的方式實(shí)行表決投票。利用表決結(jié)果實(shí)現(xiàn)信息輸出與供電管理的控制。若采用三機(jī)熱備冗余方式，即三機(jī)均加電工作，只有一臺(tái)單機(jī)具有對(duì)外數(shù)據(jù)與命令發(fā)送的控制權(quán)；其三機(jī)冗余備份框圖如圖2所示。
[0004]在以單機(jī)為單位的冗余切換方式下，當(dāng)單機(jī)內(nèi)任意模塊出現(xiàn)故障均會(huì)導(dǎo)致單機(jī)異常，繼而發(fā)生單機(jī)主控權(quán)的切換。這種切換策略會(huì)造成單機(jī)內(nèi)有效模塊的浪費(fèi)，降低單機(jī)利用率與可靠性，進(jìn)而影響整個(gè)電子設(shè)備的可靠性與壽命。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種設(shè)備內(nèi)部資源利用率高，設(shè)備可靠性強(qiáng)，壽命長(zhǎng)的星載模塊級(jí)冗余粒度的備份系統(tǒng)及方法。
[0006]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0007]本發(fā)明一種星載模塊級(jí)冗余備份方法，包括，
[0008]I)將單機(jī)組成中的具有同一功能類(lèi)型和接口的硬件模塊劃分為多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)功能模塊；將若干同類(lèi)型的標(biāo)準(zhǔn)功能模塊設(shè)定優(yōu)先等級(jí)后互為備份的組成一個(gè)冗余單元，進(jìn)行該類(lèi)型的標(biāo)準(zhǔn)功能模塊的信息輸出和供電管理；
[0009]2)對(duì)所有冗余單元中的每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)功能模塊分別嵌入對(duì)應(yīng)的冗余切換機(jī)制；在冗余切換機(jī)制的控制下，當(dāng)前工作的標(biāo)準(zhǔn)功能模塊出現(xiàn)故障后，將對(duì)應(yīng)控制功能切換到同一冗余單元內(nèi)其他標(biāo)準(zhǔn)功能模塊中優(yōu)先級(jí)最高的標(biāo)準(zhǔn)功能模塊上；
[0010]3)將所有的冗余單元中的每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)功能模塊均連接在內(nèi)部背板互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)串行總線(xiàn)系統(tǒng)上進(jìn)行信號(hào)傳輸，并分別將各冗余單元連接對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)和/或控制總線(xiàn)上；所有冗余單元組成一臺(tái)整機(jī)完成相應(yīng)的功能。
[0011 ] 優(yōu)選的，標(biāo)準(zhǔn)功能模塊包括CPU模塊和I/O模塊；若干CPU模塊互為備份組成CPU冗余單元，若干I/o模塊互為備份的組成I/O冗余單元。
[0012]優(yōu)選的，內(nèi)部背板互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)串行總線(xiàn)系統(tǒng)支持支持冷、熱節(jié)點(diǎn)互聯(lián)。
[0013]本發(fā)明一種星載模塊級(jí)冗余備份系統(tǒng)，包括內(nèi)部背板互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)串行總線(xiàn)系統(tǒng)，與外部進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息交換的數(shù)據(jù)和/或控制總線(xiàn)，以及用于實(shí)現(xiàn)不同控制功能的冗余單元；所述冗余單元包括若干設(shè)定有優(yōu)先等級(jí)且分別嵌入冗余切換機(jī)制的標(biāo)準(zhǔn)功能模塊，標(biāo)準(zhǔn)功能模塊為單機(jī)組成中的具有對(duì)應(yīng)該冗余單元的同一功能類(lèi)型和接口的硬件模塊；冗余切換機(jī)制用于在對(duì)應(yīng)的冗余單元中將狀態(tài)正常且優(yōu)先級(jí)最高的標(biāo)準(zhǔn)功能模塊置于工作狀態(tài)；系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)冗余單元包括冗余單元中的標(biāo)準(zhǔn)功能模塊均連接在內(nèi)部背板互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)串行總線(xiàn)系統(tǒng)上進(jìn)行信號(hào)傳輸，各冗余單元對(duì)外有相應(yīng)的數(shù)據(jù)和/或控制總線(xiàn)，所有冗余單元按控制功能連接后組成一臺(tái)整機(jī)完成相應(yīng)的控制功能。
[0014]優(yōu)選的，數(shù)據(jù)和/或控制總線(xiàn)具體包括對(duì)外數(shù)據(jù)信息總線(xiàn)和對(duì)外控制指令總線(xiàn)。
[0015]進(jìn)一步,整機(jī)由依次連接的CPU冗余單元和I/O冗余單元組成；連接外部控制及數(shù)據(jù)總線(xiàn)的CPU冗余單元包括若干互為備份的CPU模塊；1/0冗余單元包括若干互為備份的I/o模塊，I/O冗余單元分別與對(duì)外輸入數(shù)據(jù)信息總線(xiàn)和對(duì)外輸出控制指令總線(xiàn)連接。
[0016]再進(jìn)一步，系統(tǒng)內(nèi)部背板互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)串行總線(xiàn)系統(tǒng)采用ARINC659總線(xiàn)，I/O模塊采用ANTC模塊。
[0017]優(yōu)選的，該系統(tǒng)采用時(shí)間觸發(fā)機(jī)制下的窗口工作模式實(shí)現(xiàn)控制功能。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果:
[0019]本發(fā)明通過(guò)功能類(lèi)型和接口對(duì)硬件模塊進(jìn)行統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的劃分，組成多個(gè)能夠完成整機(jī)功能的冗余單元，在冗余單元中設(shè)置若干的同功能標(biāo)準(zhǔn)功能模塊，從而將冗余備份的粒度由單機(jī)細(xì)化到功能模塊，減少資源浪費(fèi)，提高系統(tǒng)利用率，達(dá)到提高電子產(chǎn)品壽命及可靠性指標(biāo)的目的；并且通過(guò)內(nèi)部背板互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)串行總線(xiàn)系統(tǒng)的連接，其模塊接口統(tǒng)一，模塊間能夠通過(guò)組合的實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)不同冗余單元嵌入式計(jì)算機(jī)產(chǎn)品的定制；從而快速的建立一種開(kāi)放的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)，解決了嵌入式計(jì)算機(jī)專(zhuān)機(jī)定制，研制周期長(zhǎng)、成本高等問(wèn)題。
[0020]進(jìn)一步的，采用時(shí)間觸發(fā)機(jī)制下的窗口工作模式執(zhí)行控制功能，能夠?qū)崿F(xiàn)資源備份和工作狀態(tài)的共享，能夠保存之前的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)任務(wù)的無(wú)縫連接，確保系統(tǒng)工作的連續(xù)性強(qiáng)。
[0021]進(jìn)一步的，通過(guò)將標(biāo)準(zhǔn)功能模塊劃分為CPU模塊和I/O模塊，通過(guò)兩者的連接實(shí)現(xiàn)整機(jī)的控制作用和數(shù)據(jù)傳輸功能，保證粒度劃分的同時(shí)避免了切換控制復(fù)雜繁瑣以及系統(tǒng)無(wú)法升級(jí)拓展的問(wèn)題；能夠更好地適用于長(zhǎng)壽命高可靠星載綜合電子設(shè)備領(lǐng)域。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中雙機(jī)冗余備份的功能結(jié)構(gòu)框圖。
[0023]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中三機(jī)冗余備份的功能結(jié)構(gòu)框圖。
[0024]圖3為本發(fā)明所述系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)模塊連接示意圖。
[0025]圖4為現(xiàn)有技術(shù)中單機(jī)級(jí)冗余備份的可靠性示意框圖。
[0026]圖5為本發(fā)明所述的模塊級(jí)冗余備份的可靠性示意框圖。
[0027]圖6為本發(fā)明實(shí)例中所述產(chǎn)品的模塊級(jí)冗余備份的功能連接框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，所述是對(duì)本發(fā)明的解釋而不是限定。
[0029]本發(fā)明一種星載模塊級(jí)冗余備份方法，其包括，
[0030]I)將單機(jī)組成中的具有同一功能類(lèi)型和接口的硬件模塊劃分為多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)功能模塊；將若干同類(lèi)型的標(biāo)準(zhǔn)功能模塊設(shè)定優(yōu)先等級(jí)后互為備份的組成一個(gè)冗余單元，進(jìn)行該類(lèi)型的標(biāo)準(zhǔn)功能模塊的信息輸出和供電管理；本優(yōu)選實(shí)例中，如圖3所示，標(biāo)準(zhǔn)功能模塊包括CPU模塊和I/O模塊；若干CPU模塊互為備份組成CPU冗余單元，若干I/O模塊互為備份的組成I/o冗余單元。
[0031]2)對(duì)所有冗余單元中的每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)功能模塊分別嵌入對(duì)應(yīng)的冗余切換機(jī)制；在冗余切換機(jī)制的控制下，當(dāng)前工作的標(biāo)準(zhǔn)功能模塊出現(xiàn)故障后，將對(duì)應(yīng)控制功能切換到同一冗余單元內(nèi)其他標(biāo)準(zhǔn)功能模塊中優(yōu)先級(jí)最高的標(biāo)準(zhǔn)功能模塊上，如圖3所示；
[0032]3)將所有的冗余單元中的每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)功能模塊均連接在內(nèi)部背板互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)串行總線(xiàn)系統(tǒng)上進(jìn)行信號(hào)傳輸，并分別將各冗余單元連接對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)和/或控制總線(xiàn)上；所有冗余單元組成一臺(tái)整機(jī)完成相應(yīng)的功能，如圖3所示。其中，內(nèi)部背板互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)串行總線(xiàn)系統(tǒng)支持支持冷、熱節(jié)點(diǎn)互聯(lián)。
[0033]本發(fā)明一種星載模塊級(jí)冗余備份系統(tǒng)，如圖6所示，包括內(nèi)部背板互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)串行總線(xiàn)系統(tǒng)，與外部進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息交換的數(shù)據(jù)和/或控制總線(xiàn)，以及用于實(shí)現(xiàn)不同控制功能的冗余單元；所述冗余單元包括若干設(shè)定有優(yōu)先等級(jí)且分別嵌入冗余切換機(jī)制的標(biāo)準(zhǔn)功能模塊，標(biāo)準(zhǔn)功能模塊為單機(jī)組成中的具有對(duì)應(yīng)該冗余單元的同一功能類(lèi)型和接口的硬件模塊；冗余切換機(jī)制用于在對(duì)應(yīng)的冗余單元中將狀態(tài)正常且優(yōu)先級(jí)最高的標(biāo)準(zhǔn)功能模塊置于工作狀態(tài)；系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)冗余單元包括冗余單元中的標(biāo)準(zhǔn)功能模塊均連接在內(nèi)部背板互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)串行總線(xiàn)系統(tǒng)上進(jìn)行信號(hào)傳輸，各冗余單元對(duì)外有相應(yīng)的數(shù)據(jù)和/或控制總線(xiàn)，所有幾余單兀按控制功能連接后組成一臺(tái)整機(jī)完成相應(yīng)的控制功能。其中，數(shù)據(jù)和/或控制總線(xiàn)具體包括對(duì)外數(shù)據(jù)信息總線(xiàn)和對(duì)外控制指令總線(xiàn)。整機(jī)由依次連接的CPU冗余單元和I/O冗余單元組成；連接外部控制及數(shù)據(jù)總線(xiàn)的CPU冗余單元包括若干互為備份的CPU模塊；I/O冗余單元包括若干互為備份的I/O模塊，I/O冗余單元分別與對(duì)外輸入數(shù)據(jù)信息總線(xiàn)和對(duì)外輸出控制指令總線(xiàn)連接。本優(yōu)選實(shí)例中，系統(tǒng)內(nèi)部背板互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)串行總線(xiàn)系統(tǒng)采用ARINC659總線(xiàn)，I/O模塊采用ANTC模塊；并且系統(tǒng)采用時(shí)間觸發(fā)機(jī)制下的窗口工作模式實(shí)現(xiàn)控制功能。
[0034]具體的，本發(fā)明所述系統(tǒng)中將整機(jī)中硬件模塊按功能類(lèi)型和接口進(jìn)行劃分，分為包括CPU模塊和I/O模塊的標(biāo)準(zhǔn)功能模塊，其各自的冗余切換控制機(jī)制的控制方式不變，但是將其拆分后分別對(duì)應(yīng)到同類(lèi)型的標(biāo)準(zhǔn)功能模塊當(dāng)中，從而使控制粒度由單機(jī)級(jí)降低至模塊級(jí)；所有的標(biāo)準(zhǔn)功能模塊使用標(biāo)準(zhǔn)的串行總線(xiàn)作為背板總線(xiàn)，將通過(guò)背板總線(xiàn)將所有的標(biāo)準(zhǔn)功能模塊連接起來(lái)，冗余控制機(jī)制的冗余控制指令也通過(guò)背板總線(xiàn)進(jìn)行傳輸；如圖3所示，分別設(shè)置有N個(gè)CPU模塊和N個(gè)I/O模塊分別對(duì)應(yīng)各自的冗余切換控制機(jī)制并各自連接對(duì)外控制及數(shù)據(jù)信息，再將其一一的連接起來(lái)后構(gòu)成模塊級(jí)冗余備份系統(tǒng)，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)能夠通過(guò)任意一個(gè)CPU模塊和I/O模塊的組成實(shí)現(xiàn)整機(jī)功能。
[0035]采用此種架構(gòu)之后，其可靠性如圖5所示，與現(xiàn)有技術(shù)中單機(jī)級(jí)冗余備份的可靠性對(duì)比如圖4所示；現(xiàn)有技術(shù)中的單機(jī)級(jí)冗余備份是將兩個(gè)分別包括CPU模塊和I/O模塊的單機(jī)并聯(lián)后采用冗余切換控制機(jī)制實(shí)現(xiàn)冗余備份，但是當(dāng)主機(jī)內(nèi)部部分模塊發(fā)生故障時(shí)，需要停滯整個(gè)主機(jī)而切換到備機(jī)上，實(shí)際在主機(jī)上未發(fā)生故障的模塊也被迫停止了工作，造成了極大的浪費(fèi)，其可靠度如果為一的話(huà)，如圖5所示的模塊級(jí)冗余備份的可靠性就是六；如圖5所示，其中只有在CPU模塊中對(duì)應(yīng)各自的冗余切換控制機(jī)制，兩者并聯(lián)后再介入到并聯(lián)的I/O模塊中，CPU模塊與I/O模塊組成一臺(tái)整機(jī)完成相應(yīng)的功能；當(dāng)CPU模塊與I/O模塊中的任意一塊出現(xiàn)異常，只需采用同類(lèi)型的模塊實(shí)施替換重新組合后即可確保系統(tǒng)的正常工作，繼續(xù)完成設(shè)備的功能任務(wù)。這種冗余切換模式可提高設(shè)備內(nèi)部資源利用率，減少浪費(fèi)，提高設(shè)備可靠性與壽命。
[0036]本發(fā)明所述的系統(tǒng)與以往系統(tǒng)中使用的自定義并行總線(xiàn)相比，標(biāo)準(zhǔn)背板總線(xiàn)具有統(tǒng)一接口，方便系統(tǒng)拓展與重組。解決了嵌入式計(jì)算機(jī)專(zhuān)機(jī)定制，研制周期長(zhǎng)、成本高等問(wèn)題。其中，任意模塊的組合，能夠滿(mǎn)足不同任務(wù)需求，具有計(jì)算機(jī)快速定制能力。針對(duì)實(shí)時(shí)性強(qiáng)的系統(tǒng)，可構(gòu)建多CPU模塊與I/O模塊的“熱備份”電子系統(tǒng)；針對(duì)長(zhǎng)壽命需求的系統(tǒng)，可構(gòu)建多CPU模塊與I/O模塊的“冷備份”電子系統(tǒng)。以下就通過(guò)具體的例子來(lái)分別對(duì)兩種類(lèi)型的電子系統(tǒng)進(jìn)行具體說(shuō)明。
[0037]具體產(chǎn)品中選用ARINC659總線(xiàn)作為背板總線(xiàn)，其由2類(lèi)5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)功能模塊組成，如圖6所示，其中3塊CPU模塊，2塊ANTC模塊，ANTC模塊屬于I/O模塊的一種。5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)功能模塊全部串接在背板總線(xiàn)ARINC659總線(xiàn)上。在功能方面，3塊CPU模塊互為備份形成CPU冗余單元，2塊ANTC模塊互為備份形成I/O冗余單元。在冗余單元執(zhí)行對(duì)應(yīng)控制功能時(shí)，只有優(yōu)先級(jí)最高的標(biāo)準(zhǔn)功能模塊工作。
[0038]在快速定制兩模的“冷備份”電子系統(tǒng)時(shí)；通過(guò)供電模塊給CPU模塊I加電。CPU模塊I啟動(dòng)工作后，通過(guò)ANTC模塊冗余單元的冗余切換機(jī)制給ANTC模塊I加電，產(chǎn)品進(jìn)入正常工作模式:CPU模塊I通過(guò)外部控制及數(shù)據(jù)總線(xiàn)向外發(fā)布控制命令，并收集相關(guān)數(shù)據(jù)信息，通過(guò)ARINC659總線(xiàn)與ANTC模塊I實(shí)現(xiàn)信息交互。ANTC模塊I通過(guò)外部輸入數(shù)據(jù)信息總線(xiàn)和對(duì)外輸出控制指令總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)外部模擬量信息的采集功能以及對(duì)外指令的發(fā)送。CPU模塊I通過(guò)ARINC659總線(xiàn)定時(shí)監(jiān)測(cè)ANTC模塊I的健康狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)其異常時(shí)利用對(duì)應(yīng)ANTC模塊I的冗余切換機(jī)制禁止ANTC模塊I工作，使能ANTC模塊2工作，執(zhí)行冗余切換4。當(dāng)CPU模塊I發(fā)生故障時(shí)，對(duì)應(yīng)CPU模塊I的冗余切換機(jī)制禁止CPU模塊I工作，使能CPU模塊2工作，執(zhí)行冗余切換I。
[0039]由圖6可以看出:任意CPU模塊與任意ANTC模塊可組合工作，形成單機(jī)完成任務(wù)。與單機(jī)級(jí)冗余方式相比，模塊級(jí)冗余備份提高了資源利用率，減少了不必要的浪費(fèi)，提高了產(chǎn)品的壽命與可靠性。
[0040]快速定制三?！盁醾浞荨彪娮酉到y(tǒng)時(shí)；通過(guò)供電模塊給CPU模塊1、CPU模塊2、CPU模塊3加電。三個(gè)CPU模塊中，CPU模塊I具有最高優(yōu)先級(jí)，其它模塊按照編號(hào)優(yōu)先級(jí)別依次類(lèi)推，高優(yōu)先級(jí)的CPU模塊具有對(duì)系統(tǒng)的控制權(quán)。CPU模塊I通過(guò)ANTC模塊冗余單元的冗余切換機(jī)制給ANTC模塊I加電。CPU模塊I通過(guò)外部控制及數(shù)據(jù)總線(xiàn)向外發(fā)布控制命令，并收集相關(guān)數(shù)據(jù)信息，通過(guò)背板總線(xiàn)與ANTC模塊I實(shí)現(xiàn)信息交互。ANTC模塊I可實(shí)現(xiàn)外部模擬量信息的采集功能以及對(duì)外指令的發(fā)送。CPU模塊I通過(guò)背板總線(xiàn)定時(shí)監(jiān)測(cè)ANTC模塊I的健康狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)其異常時(shí)利用其對(duì)應(yīng)的冗余切換機(jī)制禁止ANTC模塊I工作，使能ANTC模塊2工作，執(zhí)行冗余切換4。CPU模塊2與CPU模塊3通過(guò)背板總線(xiàn)定時(shí)監(jiān)測(cè)CPU模塊I的健康狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)其異常時(shí)通過(guò)其自身的冗余切換機(jī)制實(shí)現(xiàn)自我隔離與關(guān)閉，執(zhí)行冗余切換1，同時(shí)，CPU模塊2獲取系統(tǒng)的主控權(quán)繼續(xù)完成任務(wù)。
【權(quán)利要求】
1.一種星載模塊級(jí)冗余備份方法，其特征在于，包括， 1)將單機(jī)組成中的具有同一功能類(lèi)型和接口的硬件模塊劃分為多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)功能模塊；將若干同類(lèi)型的標(biāo)準(zhǔn)功能模塊設(shè)定優(yōu)先等級(jí)后互為備份的組成一個(gè)冗余單元，進(jìn)行該類(lèi)型的標(biāo)準(zhǔn)功能模塊的信息輸出和供電管理； 2)對(duì)所有冗余單元中的每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)功能模塊分別嵌入對(duì)應(yīng)的冗余切換機(jī)制；在冗余切換機(jī)制的控制下，當(dāng)前工作的標(biāo)準(zhǔn)功能模塊出現(xiàn)故障后，將對(duì)應(yīng)控制功能切換到同一冗余單元內(nèi)其他標(biāo)準(zhǔn)功能模塊中優(yōu)先級(jí)最高的標(biāo)準(zhǔn)功能模塊上； 3)將所有的冗余單元中的每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)功能模塊均連接在內(nèi)部背板互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)串行總線(xiàn)系統(tǒng)上進(jìn)行信號(hào)傳輸，并分別將各冗余單元連接對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)和/或控制總線(xiàn)上；所有冗余單元組成一臺(tái)整機(jī)完成相應(yīng)的功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種星載模塊級(jí)冗余備份方法，其特征在于，所述的標(biāo)準(zhǔn)功能模塊包括CPU模塊和I/O模塊；若干CPU模塊互為備份組成CPU冗余單元，若干I/O模塊互為備份的組成I/O冗余單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種星載模塊級(jí)冗余備份方法，其特征在于，所述的內(nèi)部背板互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)串行總線(xiàn)系統(tǒng)支持支持冷、熱節(jié)點(diǎn)互聯(lián)。
4.一種星載模塊級(jí)冗余備份系統(tǒng)，其特征在于，包括內(nèi)部背板互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)串行總線(xiàn)系統(tǒng)，與外部進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息交換的數(shù)據(jù)和/或控制總線(xiàn)，以及用于實(shí)現(xiàn)不同控制功能的冗余單元；所述冗余單元包括若干設(shè)定有優(yōu)先等級(jí)且分別嵌入冗余切換機(jī)制的標(biāo)準(zhǔn)功能模塊，標(biāo)準(zhǔn)功能模塊為單機(jī)組成中的具有對(duì)應(yīng)該冗余單元的同一功能類(lèi)型和接口的硬件模塊；冗余切換機(jī)制用于在對(duì)應(yīng)的冗余單元中將狀態(tài)正常且優(yōu)先級(jí)最高的標(biāo)準(zhǔn)功能模塊置于工作狀態(tài)；系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)冗余單元包括冗余單元中的標(biāo)準(zhǔn)功能模塊均連接在內(nèi)部背板互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)串行總線(xiàn)系統(tǒng)上進(jìn)行信號(hào)傳輸，各冗余單元對(duì)外有相應(yīng)的數(shù)據(jù)和/或控制總線(xiàn)，所有冗余單元按控制功能連接后組成一臺(tái)整機(jī)完成相應(yīng)的控制功能。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種星載模塊級(jí)冗余備份系統(tǒng)，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)和/或控制總線(xiàn)具體包括對(duì)外數(shù)據(jù)信息總線(xiàn)和對(duì)外控制指令總線(xiàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種星載模塊級(jí)冗余備份系統(tǒng)，其特征在于，所述的整機(jī)由依次連接的CPU冗余單元和I/O冗余單元組成；連接外部控制及數(shù)據(jù)總線(xiàn)的CPU冗余單元包括若干互為備份的CPU模塊；1/0冗余單元包括若干互為備份的I/O模塊，I/O冗余單元分別與對(duì)外輸入數(shù)據(jù)信息總線(xiàn)和對(duì)外輸出控制指令總線(xiàn)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種星載模塊級(jí)冗余備份系統(tǒng)，其特征在于，所述的系統(tǒng)內(nèi)部背板互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)串行總線(xiàn)系統(tǒng)采用ARINC659總線(xiàn)，I/O模塊采用ANTC模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種星載模塊級(jí)冗余備份系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)采用時(shí)間觸發(fā)機(jī)制下的窗口工作模式實(shí)現(xiàn)控制功能。
【文檔編號(hào)】G06F11/16GK104407949SQ201410717473
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】劉曙蓉, 伊嵐, 何海峰 申請(qǐng)人:中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第九研究院第七七一研究所