基于工作状态报告的星载计算机故障诊断处理方法与系统

技术领域

本发明涉及星载电子设备技术领域，具体地，涉及一种基于工作状态报告的星载计算机故障诊断处理方法与系统。

背景技术

卫星系统通常由许多分系统组成，各分系统之间相互较为独立，存在中心分系统负责整器调度和信息传输。随着智能化与无人值守要求越来越高，卫星在设计时往往需要具备一定的自主故障处理能力，能够在飞行时根据临时情况进行及时处理，避免进一步失效或失败。

空间环境对航天器的影响危险而不可预知，卫星无法布置单一有效的方式检测所有可能故障。且各分系统之间在结构上差异较大，所以一般在分系统内部设立信息处理箱或接口单元，用于控制本分系统的输入输出和处理行为，同时与其他分系统进行通信。各分系统可针对自身特征布置检测手段，由分系统信息处理箱或接口单元第一时间获取工作状态信息，向负责调度的中心分系统发出信号或预警，尤其根据区域信息快速做出有利于整个系统的处理决策。

为了处理决策简单可靠，整星须区分不同故障来源和危险程度，划分等价类别，对不同类别做针对性处置。各分系统之间通过总线连接，由中心分系统调度握手过程，可设立简单握手机制以保障通信信息的可信度。目前，在航天领域中，尚无基于工作状态报告的卫星故障诊断与处理的先例。

经过检索，专利文献CN101026715A公开了一种电路工作状态实时监控方法，该现有技术是包括以下步骤:A.CPU对外围集成电路特定寄存器设置预设值；B.系统正常工作后,CPU按预定周期读取上述特定寄存器的值,如果读出的所有特定寄存器的值与预设值相同,则判断为电路系统工作正常；否则判断为电路工作异常,进入步骤C；C.CPU控制系统进入待机或关机状态,同时显示为故障状态。所要解决的问题是,提供一种在电视电路中,对外围集成电路工作状态实时监控的方法,当其工作状态异常时,关闭电源模块的电源。专利文献CN101018381A公开了一种中央处理单元的工作状态控制系统和方法，该系统包括检测模块、切换模块和至少三级状态控制模块。该现有技术中采用的方法包括以下步骤:检测当前要求的业务应用对中央处理单元的性能要求；根据该当前要求的业务应用对中央处理单元的性能要求,将中央处理单元的工作状态在至少三级工作状态之间进行相应切换，切换到能满足该性能要求的且功耗最低的工作状态；中央处理单元根据该切换到的工作状态运行。

因此，亟需研发一种能够对卫星系统内的工作状态实现可靠通信并能够提高卫星得故障处理速度的方法及系统。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于工作状态报告的星载计算机故障诊断处理方法与系统，能够实现卫星系统内工作状态的可靠通信，提高卫星的故障处理速度。

根据本发明提供的一种基于工作状态报告的星载计算机故障诊断处理方法，包括如下步骤：

步骤S1：当卫星工作过程中，远置终端始终监视自身工作状态，发生状态变化后向星载计算机报告新的工作状态字；

步骤S2：星载计算机接收到新的工作状态字报告，将其取反反馈给对应的远置终端；

步骤S3：远置终端接收到反馈状态字，比对正确后完成本次状态报告闭环；若未接收到反馈状态字，则重复报告当前工作状态字，并进入步骤S2。

优选地，还包括如下步骤：

步骤S4：星载计算机检查接收到的工作状态字，若与本地记录工作状态字相同，则不予动作；否则，进入步骤S5；

步骤S5：记录当前工作状态字，查找故障工作状态字表，若当前接收工作状态字不是异常状态字，则不予动作；否则，进入步骤S6；

步骤S6：若卫星有故障处理程序正在执行，且当前工作状态字的故障处理程序优先级较低，则不予动作；否则，执行当前工作状态字对应的故障处理程序；

步骤S7：重复上述步骤S1至步骤S6，完成基于工作状态报告的故障状态诊断与处理功能。

优选地，远置终端与星载计算机约定工作状态字，星载计算机对不在约定范围内的工作状态字不予响应，不同远置终端的工作状态字可以相同。

优选地，星载计算机记录所有远置终端的初始工作状态字；星载计算机对接收到的远置终端工作状态字取反反馈，反馈后对于远程终端发送的相同状态字不再响应。

优选地，如果远置终端未能接收或收到不正确的状态字反馈，则重复报告给星载计算机至收到正确反馈。

优选地，根据卫星工作场景，约定异常工作状态字，设定故障处理程序。

优选地，根据整星的安全等级实施故障分级策略，对故障处理程序划分优先级，进入高优先级处理程序后不再进入低优先级处理程序。

优选地，关于整星的故障处理程序通过星载计算机与远置终端共同完成，星载计算机响应异常工作状态字后进入故障处理状态，通知所有节点根据不同的分级策略执行不同动作。

优选地，星载计算机对远置终端的工作状态字进行反馈时，允许采用更改工作状态字反馈方式。

根据本发明提供的一种基于工作状态报告的星载计算机故障诊断处理系统，包括远置终端和星载计算机，远置终端有多个；远置终端与星载计算机通过总线进行连接，星载计算机作为BC控制总线，远置终端作为RT接入总线；远置终端负责报告工作状态，接收状态反馈，执行与本终端相关的动作序列；星载计算机负责管理系统行为，接收状态报告并反馈，根据工作状态报告进行星上故障诊断，按不同故障处理等级发送动作序列至各远置终端。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明提出的基于工作状态报告的星载计算机故障诊断与处理方法，由卫星系统内各分系统联合实施，分系统采用带反馈的工作状态报告形式，触发整个系统对异常工作状态的故障应急响应处理

2、本发明中星载计算机对远置终端的工作状态字进行反馈时，不限于使用取反方式，通过更改工作状态字反馈方式，可以实现本方法的可扩展性，适应不同系统的需求。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明中基于工作状态报告的星载计算机故障诊断处理方法的工作流程图；

图2为本发明中基于工作状态报告的星载计算机故障诊断处理系统的示意框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明提供了一种基于工作状态报告的星载计算机故障诊断处理方法，包括如下步骤：

步骤S1：当卫星工作过程中，远置终端始终监视自身工作状态，发生状态变化后向星载计算机报告新的工作状态字。

步骤S2：星载计算机接收到新的工作状态字报告，将其取反反馈给对应的远置终端。

步骤S3：远置终端接收到反馈状态字，比对正确后完成本次状态报告闭环；若未接收到反馈状态字，则重复报告当前工作状态字，并进入步骤S2。

步骤S4：星载计算机检查接收到的工作状态字，若与本地记录工作状态字相同，则不予动作；否则，进入步骤S5。

步骤S5：记录当前工作状态字，查找故障工作状态字表，若当前接收工作状态字不是异常状态字，则不予动作；否则，进入步骤S6。

步骤S6：若卫星有故障处理程序正在执行，且当前工作状态字的故障处理程序优先级较低，则不予动作；否则，执行当前工作状态字对应的故障处理程序。

步骤S7：重复上述步骤S1至步骤S6，完成基于工作状态报告的故障状态诊断与处理功能。

进一步来说，远置终端与星载计算机约定工作状态字，星载计算机对不在约定范围内的工作状态字不予响应，不同远置终端的工作状态字可以相同。星载计算机记录所有远置终端的初始工作状态字；星载计算机对接收到的远置终端工作状态字取反反馈，反馈后对于其重复状态报告不再响应。如果远置终端未能接收或收到不正确的状态字反馈，则重复报告给星载计算机至收到正确反馈。

再进一步来说，根据卫星工作场景，约定异常工作状态字，设定故障处理程序。根据整星的安全等级实施故障分级策略，对故障处理程序划分优先级，进入高优先级处理程序后不再进入低优先级处理程序。关于整星的故障处理程序通过星载计算机与远置终端共同完成，星载计算机响应异常工作状态字后进入故障处理状态，通知所有节点根据不同的分级策略执行不同动作。

特别地，在整个方法中，星载计算机与远置终端需约定工作状态字，不在约定范围内的工作状态字不予响应。识别出新的需响应工作状态字后，可将其同时加入对应远置终端和星载计算机的工作状态字表中。

本发明中的

基于上述基础实施例，星载计算机对远置终端的工作状态字进行反馈时，允许采用更改工作状态字反馈方式。

如图2所示，本发明还提供了一种基于工作状态报告的星载计算机故障诊断处理系统，包括远置终端和星载计算机，远置终端有多个；远置终端与星载计算机通过总线进行连接，星载计算机作为BC控制总线，远置终端作为RT接入总线；远置终端负责报告工作状态，接收状态反馈，执行与本终端相关的动作序列；星载计算机负责管理系统行为，接收状态报告并反馈，根据工作状态报告进行星上故障诊断，按不同故障处理等级发送动作序列至各远置终端。

其中，星载计算机包括综合电子管理单元、姿轨控接口单元、电源管理器、数传综合处理器和1553B总线接口，综合电子管理单元、姿轨控接口单元、电源管理器和数传综合处理器通过1553B总线连接。综合电子管理单元作为星载计算机，控制总线通信，存储所有工作状态字表与部分异常状态字对应的故障处理程序、响应优先级，通过1553B总线发送指令，接收工作状态报告。姿轨控接口单元、电源管理器和数传综合处理器作为远置终端，监测自身状态，包括姿态、能源、温度等指标，存储自身与综合电子管理单元约定的工作状态字。

综合电子管理单元与其他分系统通过1553B通信协议组织消息握手过程，分别承担BC与RT职责。在1553B总线设立“工作状态报告”和“工作状态返回”子地址，RT通过“工作状态报告”子地址通知BC当前工作状态，BC确认后通过“工作状态返回”子地址发送反馈状态字。通信周期为0.5s。

综合电子管理单元存储的工作状态字表的结构如表1所示，AOCC表示姿轨控接口单元，ES表示电源管理器，DS表示数传综合处理器。工作状态字为综合电子管理单元与各分系统统一在通信协议中规定。

表1星载计算机工作状态字表(示例)

当前记录各分系统的初始工作状态字如表2所示。

表2星载计算机本地记录工作状态字表(示例)

各分系统存储的工作状态字表结构如表3所示，这里以AOCC为例。

表3远置终端(AOCC)工作状态字表(示例)

此外，综合电子管理单元还维护一张故障工作状态表，如表4所示，包含异常状态字，以及故障处理优先级、处理程序入口信息。

表4故障工作状态表(示例)

本具体实施方式选用取反作为反馈状态字的处理方法，以姿轨控分系统报告姿态异常为例。姿轨控发现异常时，整星当前未执行任何故障处理程序。运行示意图如图1所示，运行步骤如下：

(1)姿轨控分系统监测到卫星姿态异常，姿轨控接口单元立即向综合电子管理单元报告工作状态字16#146F#；

(2)假设由于通信异常，综合电子管理单元未能正常接收，姿轨控接口单元未收到反馈状态字；

(3)下个周期姿轨控接口单元继续报告16#146F#，综合电子管理单元接收到后，查找工作状态字表，找到(AOCC,16#146F#)，对状态字进行取反操作，将16#EB90#作为反馈状态字返回给姿轨控接口单元；

(4)同时，综合电子管理单元检查确认AOCC上次报告的状态字是16#55AA#左侧视机动，本次与上次不同，进入下一步处理；

(5)记录本次工作状态字，查找故障工作状态表，找到16#146F#属于异常状态字，该故障处理程序优先级为2，故障处理程序入口为AOCC_EMG_2，可进入下一步处理；

(5)当前没有故障状态处理程序正在执行，直接进入AOCC_EMG_2处理程序，综合电子管理单元通知整个卫星进入故障处理状态，向姿轨控接口单元发送校正零位命令，向数传综合处理器发送关机命令，向电源管理器发送能源节省命令。

(6)处理完成后，整星进入二级故障状态，等待由其他工作状态字触发恢复动作序列或地面介入处理。

如果发生更高一级故障，整星则进入更高级故障状态，否则等待恢复或地面介入处理。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。