專利名稱：一種用于微小型飛行器gnc系統(tǒng)的冗余方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微小型電子系統(tǒng)的冗余方法，特別是一種適用于微小型飛行器導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制(GNC)系統(tǒng)的冗余方法。可應(yīng)用于既要求系統(tǒng)可靠性高，又要求體積小、功耗低的場(chǎng)合。
背景技術(shù)：
為實(shí)現(xiàn)微小型飛行器自主、安全地飛行，需要其導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制(GNC)系統(tǒng)具有高可靠性。冗余設(shè)計(jì)是提高系統(tǒng)可靠性最有效的途徑。冗余系統(tǒng)一般是基于硬件實(shí)現(xiàn)并且與軟件相互配合的多機(jī)系統(tǒng)。現(xiàn)有的冗余方式有靜態(tài)冗余、動(dòng)態(tài)冗余和混合冗余三種。靜態(tài)冗余系統(tǒng)中，冗余模塊構(gòu)成系統(tǒng)的永久性部分，它們通過(guò)自身的存在來(lái)掩蓋系統(tǒng)中的故障，使系統(tǒng)的功能最終不受影響。靜態(tài)冗余方式一般由N(N≥1)臺(tái)主設(shè)備，K(K≥1)臺(tái)備份設(shè)備和至少一臺(tái)的監(jiān)控計(jì)算機(jī)組成。由監(jiān)控計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的狀態(tài)，并決策使用主設(shè)備還是備份設(shè)備。采用靜態(tài)冗余方式的系統(tǒng)會(huì)增加至少K+1臺(tái)設(shè)備，這會(huì)使系統(tǒng)的體積、功耗成倍增加。動(dòng)態(tài)冗余是用無(wú)故障模塊代替故障模塊，對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更新組合，故障修復(fù)后，還可重新投入到系統(tǒng)中去。動(dòng)態(tài)冗余方式一般由N(N≥1)臺(tái)主設(shè)備，至少一臺(tái)備份設(shè)備和至少一臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)組成。由監(jiān)控計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)某臺(tái)主設(shè)備故障時(shí)，用備份設(shè)備代替主設(shè)備工作。待主設(shè)備故障修復(fù)后，重新投入到系統(tǒng)中去，備份設(shè)備退出系統(tǒng)。采用動(dòng)態(tài)冗余的系統(tǒng)會(huì)增加至少兩臺(tái)設(shè)備，同樣會(huì)使系統(tǒng)的體積、功耗大大增加。靜態(tài)冗余和動(dòng)態(tài)冗余在一個(gè)系統(tǒng)中混合使用就叫做混合冗余。采用混合冗余方式的系統(tǒng)，其體積、功耗介于靜態(tài)冗余方式和動(dòng)態(tài)冗余方式之間。
由于微小型飛行器載荷非常有限，因此需要其GNC系統(tǒng)同時(shí)具有體積小、重量輕、功耗低等特點(diǎn)。而現(xiàn)有的冗余方式，都不同程度地需要多臺(tái)設(shè)備來(lái)進(jìn)行備份、監(jiān)控和決策，這會(huì)使系統(tǒng)的體積、功耗大大增加，根本無(wú)法適應(yīng)上述場(chǎng)合的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是克服現(xiàn)有冗余技術(shù)的不足，提供一種在不增大GNC系統(tǒng)的體積和功耗的情況下，適用于微小型飛行器導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制系統(tǒng)的冗余方法。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案為一種用于微小型飛行器GNC系統(tǒng)的冗余方法，其特點(diǎn)在于利用系統(tǒng)中現(xiàn)有的多處理器資源，通過(guò)處理器間的復(fù)用和硬件通道上的交叉，采用變結(jié)構(gòu)軟件系統(tǒng)，在必要時(shí)產(chǎn)生冗余效果，具體實(shí)現(xiàn)方法如下首先對(duì)系統(tǒng)硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)(1)根據(jù)系統(tǒng)任務(wù)分配，對(duì)各處理器進(jìn)行編號(hào)；(2)按照級(jí)聯(lián)式規(guī)則，分別配置并連接各處理器的脈沖發(fā)送端、脈沖接收端、串行數(shù)據(jù)發(fā)送端、串行數(shù)據(jù)接收端、復(fù)位信號(hào)發(fā)送端、復(fù)位信號(hào)接收端，使得各處理器相互冗余，構(gòu)成冗余鏈；(3)若系統(tǒng)中的處理器與外部硬件設(shè)備有通訊聯(lián)系，外部硬件設(shè)備需通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)與處理器進(jìn)行連接，使其可分別與多個(gè)處理器進(jìn)行通訊。系統(tǒng)中處理器按照一定的邏輯關(guān)系控制模擬開(kāi)關(guān)，使外部硬件設(shè)備在某一條件下能與合適的處理器進(jìn)行通訊。然后根據(jù)系統(tǒng)的硬件配置，對(duì)系統(tǒng)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)系統(tǒng)中各處理器的軟件系統(tǒng)均設(shè)計(jì)為變結(jié)構(gòu)軟件系統(tǒng)，即各處理器的軟件系統(tǒng)包含兩種程序框架正常模式程序框架和緊急模式程序框架，兩種程序框架間的切換通過(guò)軟開(kāi)關(guān)控制。正常模式程序框架使處理器執(zhí)行自身的任務(wù)，并監(jiān)控其它相關(guān)處理器的狀態(tài)，此時(shí)系統(tǒng)沒(méi)有表現(xiàn)出冗余特征；緊急模式程序框架判斷故障處理器編號(hào)，嘗試修復(fù)故障，并通過(guò)減少單位時(shí)間任務(wù)量的方法，使正常處理器在執(zhí)行自身任務(wù)的同時(shí)，還執(zhí)行故障處理器應(yīng)執(zhí)行的任務(wù)，此時(shí)系統(tǒng)表現(xiàn)出冗余特征。
本發(fā)明的原理如圖2所示，正常情況下，系統(tǒng)中多處理器運(yùn)行正常模式程序框架，分別執(zhí)行各自不同的任務(wù)。各處理器分別通過(guò)特定端口互相檢測(cè)其它處理器的狀態(tài)，并把各自任務(wù)的結(jié)果和中間變量等信息發(fā)送給相關(guān)的處理器，此時(shí)系統(tǒng)未表現(xiàn)出任何冗余特征。當(dāng)某一處理器出現(xiàn)故障時(shí)，其脈沖停止發(fā)送。與之相關(guān)的另一正常處理器檢測(cè)不到此脈沖，觸發(fā)軟開(kāi)關(guān)，使其程序切換到緊急模式程序框架。緊急模式程序框架執(zhí)行以下任務(wù)發(fā)送復(fù)位脈沖給故障處理器，嘗試使其重新啟動(dòng)；接管故障處理器的任務(wù)。由于在故障發(fā)生前，此正常處理器一直在接收故障處理器的運(yùn)行結(jié)果及中間變量等信息，故此正常處理器可無(wú)縫接管故障處理器的任務(wù)。此時(shí)，此正常處理器在執(zhí)行自身的任務(wù)的同時(shí)，還需要執(zhí)行原本故障處理器的任務(wù)。由于其處理能力有限，故采用把原來(lái)系統(tǒng)單位時(shí)間任務(wù)量減半的方法，來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，此時(shí)系統(tǒng)表現(xiàn)出冗余特征。當(dāng)故障處理器復(fù)位成功后，繼續(xù)發(fā)送脈沖信號(hào)，此正常處理器檢測(cè)到脈沖信號(hào)，把接管任務(wù)的運(yùn)行結(jié)果及中間變量等信息發(fā)送給故障處理器，同時(shí)觸發(fā)軟開(kāi)關(guān)，使程序切換回正常模式運(yùn)行。若故障處理器發(fā)生致命故障而無(wú)法重啟，則此正常處理器仍繼續(xù)執(zhí)行全部任務(wù)，直至任務(wù)結(jié)束。暗冗余方法在不增加系統(tǒng)體積、功耗的基礎(chǔ)上，保證了系統(tǒng)在某一或幾個(gè)處理器同時(shí)出現(xiàn)故障時(shí)的可靠、不間斷運(yùn)行。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明利用了現(xiàn)有的，用于不同任務(wù)的多處理器資源，在不增加系統(tǒng)體積、功耗的基礎(chǔ)上，大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。與現(xiàn)有的冗余方法相比，不需要額外硬件系統(tǒng)的備份，也不需要額外的監(jiān)控與決策系統(tǒng)，故系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積、功耗大大減少。


圖1為本發(fā)明方法的流程圖；圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)工作原理流程圖；圖3為本發(fā)明以雙處理器為例的系統(tǒng)正常工作時(shí)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖4為本發(fā)明以雙處理器為例的系統(tǒng)處理器1故障時(shí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖5為本發(fā)明以雙處理器為例的系統(tǒng)處理器2故障時(shí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
圖6為本發(fā)明以雙處理器為例的系統(tǒng)正常工作狀態(tài)時(shí)的變結(jié)構(gòu)軟件系統(tǒng)狀態(tài)；圖7為本發(fā)明以雙處理器為例的系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)的變結(jié)構(gòu)軟件系統(tǒng)狀態(tài)；圖8為本發(fā)明多處理器(三個(gè)以上)情況下的系統(tǒng)正常工作時(shí)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1、2、3所示，以雙處理器為例予以說(shuō)明。對(duì)于圖3所示情況，系統(tǒng)包含兩個(gè)處理器，處理器1和2，處理器1需要與外部硬件設(shè)備1進(jìn)行通訊，處理器2需要與外部硬件設(shè)備2進(jìn)行通訊。此情況下需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行如下處理①首先對(duì)硬件進(jìn)行設(shè)置處理器1的2號(hào)輸出端，即O-2端連接到處理器2的中斷響應(yīng)端IRQ端，處理器2的O-2端連接到處理器1的IRQ端，處理器1的串行口發(fā)送端TX端連接到處理器2的串行口接收端RX端，處理器2的TX端連接到處理器1的RX端，處理器1的3號(hào)輸出端，即O-3端連接到處理器2的復(fù)位端Reset端，處理器2的O-3端連接到處理器1的Reset端；②外部硬件設(shè)備1與處理器1的通訊接口處設(shè)置模擬開(kāi)關(guān)K1，K1的1號(hào)端連接到處理器1的1號(hào)輸入端，即I-1端，K1的2號(hào)端連接到處理器2的2號(hào)輸入端，即I-2端，K1的開(kāi)關(guān)控制端連接到處理器2的O-1端；外部硬件設(shè)備2與處理器2的通訊接口處設(shè)置模擬開(kāi)關(guān)K2，K2的1號(hào)端連接到處理器2的I-1端，K2的2號(hào)端連接到處理器1的I-2端，K2的開(kāi)關(guān)控制端連接到處理器1的1號(hào)輸出端，即O-1端；③處理器1和處理器2的軟件系統(tǒng)均設(shè)計(jì)為變結(jié)構(gòu)軟件系統(tǒng)如圖6所示，即兩個(gè)處理器的軟件系統(tǒng)包含兩種程序框架正常模式程序框架和緊急模式程序框架，兩種程序框架的切換通過(guò)軟開(kāi)關(guān)SK控制。
正常情況時(shí)，系統(tǒng)中雙處理器分別執(zhí)行各自不同的任務(wù)，處理器1執(zhí)行任務(wù)1，處理器2執(zhí)行任務(wù)2。處理器1和處理器2的O-1端均設(shè)為高電平，使模擬開(kāi)關(guān)K1，K2均處于默認(rèn)的1號(hào)位置。處理器1和處理器2的O-2端以特定的頻率(如1000Hz)發(fā)送脈沖信號(hào)，處理器1和處理器2的IRQ端實(shí)時(shí)互相檢測(cè)對(duì)方處理器的脈沖信號(hào)以獲取對(duì)方工作狀態(tài)(正?；蚬收?。處理器1和處理器2把各自任務(wù)的結(jié)果和中間變量等通過(guò)串行口TX端和RX端發(fā)送給對(duì)方處理器。系統(tǒng)正常工作時(shí)，各處理器軟件系統(tǒng)的軟開(kāi)關(guān)SK均設(shè)置在1號(hào)位置(如圖6所示)，處理器執(zhí)行正常模式程序框架，系統(tǒng)未表現(xiàn)出任何冗余特征。
當(dāng)處理器1出現(xiàn)故障時(shí)，其脈沖信號(hào)停止發(fā)送。此時(shí)處理器2收不到此脈沖信號(hào)，超過(guò)一定時(shí)間后(如5ms)，觸發(fā)軟開(kāi)關(guān)SK變換到2號(hào)位置，處理器2執(zhí)行緊急模式程序框架，此時(shí)其軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由圖6變換到圖7狀態(tài)。緊急模式狀態(tài)下①處理器2由其O-3端給處理器1發(fā)送復(fù)位信號(hào)，嘗試使處理器1重新啟動(dòng)；②處理器2的O-1端設(shè)置為低電平，從而使模擬開(kāi)關(guān)K1變換到2號(hào)位置，系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)由圖3變換到圖4狀態(tài)；③處理器2同時(shí)與外部設(shè)備1和外部設(shè)備2通訊，并執(zhí)行任務(wù)1和任務(wù)2。由于故障前處理器2一直在接收處理器1的運(yùn)行結(jié)果和中間變量等信息，因此可無(wú)縫接管任務(wù)1。在處理器1嘗試重啟的這段時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)只有處理器2在工作，處理能力只有原系統(tǒng)的一半，所以此時(shí)的系統(tǒng)單位時(shí)間的任務(wù)量也相應(yīng)減為原來(lái)的1/2，即處理器2在單位時(shí)間內(nèi)執(zhí)行1/2的任務(wù)1和1/2的任務(wù)2。
若處理器1重啟成功，其O-2端繼續(xù)以原來(lái)的頻率發(fā)送脈沖信號(hào)；處理器2檢測(cè)到此脈沖信號(hào)，觸發(fā)軟開(kāi)關(guān)SK變換到1號(hào)位置，使處理器2執(zhí)行正常模式程序框架，同時(shí)設(shè)置其O-1端為高電平，使模擬開(kāi)關(guān)K1變換到1號(hào)位置；處理器2把任務(wù)1的處理結(jié)果、中間變量等信息通過(guò)串行口TX端發(fā)送給處理器1，使處理器1重新無(wú)縫接管任務(wù)1。系統(tǒng)恢復(fù)到正常狀態(tài)。若處理器1發(fā)生致命故障而無(wú)法重啟，處理器2仍可繼續(xù)執(zhí)行1/2的任務(wù)1和1/2的任務(wù)2，直至任務(wù)結(jié)束。
同理，當(dāng)處理器2出現(xiàn)故障時(shí)，其脈沖信號(hào)停止發(fā)送。此時(shí)處理器1收不到此脈沖信號(hào)，超過(guò)一定時(shí)間后(如5ms)，觸發(fā)軟開(kāi)關(guān)SK變換到2號(hào)位置，處理器1執(zhí)行緊急模式程序框架，此時(shí)其軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由圖6變換到圖7狀態(tài)。緊急模式狀態(tài)下①處理器1由其O-3端給處理器2發(fā)送復(fù)位信號(hào)，嘗試使處理器2重新啟動(dòng)；②處理器1的O-1端設(shè)置為低電平，從而使模擬開(kāi)關(guān)K2變換到2號(hào)位置，系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)由圖3變換到圖5狀態(tài)；③處理器1同時(shí)與外部設(shè)備1和外部設(shè)備2通訊，并執(zhí)行任務(wù)1和任務(wù)2。由于故障前處理器1一直在接收處理器2的運(yùn)行結(jié)果和中間變量等信息，因此可無(wú)縫接管任務(wù)2。在處理器2嘗試重啟的這段時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)只有處理器1在工作，處理能力只有原系統(tǒng)的一半，所以此時(shí)的系統(tǒng)單位時(shí)間的任務(wù)量也相應(yīng)減為原來(lái)的1/2，即處理器1在單位時(shí)間內(nèi)執(zhí)行1/2的任務(wù)1和1/2的任務(wù)2。
若處理器2重啟成功，其O-2端繼續(xù)以原來(lái)的頻率發(fā)送脈沖信號(hào)；處理器1檢測(cè)到此脈沖信號(hào)，觸發(fā)軟開(kāi)關(guān)SK變換到1號(hào)位置，使處理器1執(zhí)行正常模式程序框架，同時(shí)設(shè)置其O-1端為高電平，使模擬開(kāi)關(guān)K2變換到1號(hào)位置；處理器1把任務(wù)2的處理結(jié)果、中間變量等信息通過(guò)串行口TX端發(fā)送給處理器2，使處理器2重新無(wú)縫接管任務(wù)2。系統(tǒng)恢復(fù)到正常狀態(tài)。若處理器2發(fā)生致命故障而無(wú)法重啟，處理器1仍可繼續(xù)執(zhí)行1/2的任務(wù)1和1/2的任務(wù)2，直至任務(wù)結(jié)束。
對(duì)于多處理器(三個(gè)以上)的情況，系統(tǒng)如圖8所示。系統(tǒng)包含n(n≥3)個(gè)處理器，其中m(m≤n)個(gè)處理器需要與m個(gè)外部硬件設(shè)備進(jìn)行通訊。(說(shuō)明以下用x表示處理器編號(hào)，1≤x≤n，當(dāng)x＝n時(shí)，處理器x+1表示處理器1；y表示外部硬件設(shè)備編號(hào)，K(y)表示模擬開(kāi)關(guān)編號(hào)，1≤y≤m，當(dāng)y＝m時(shí)，外部設(shè)備y+1表示外部設(shè)備1)此情況下需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行如下處理①首先根據(jù)系統(tǒng)任務(wù)分配，對(duì)各處理器進(jìn)行編號(hào)；②然后按照級(jí)聯(lián)式規(guī)則，對(duì)硬件進(jìn)行設(shè)置，使各處理器互相冗余，構(gòu)成冗余鏈處理器x的O-2端連接到處理器x+1的IRQ端，處理器x的TX端連接到處理器x+1的RX端，處理器x的O-3端連接到處理器x+1的Reset端，③外部硬件設(shè)備y與處理器x的通訊接口處設(shè)置模擬開(kāi)關(guān)K(y)，K(y)的1號(hào)端連接到處理器x的I-1端，K(y)的2號(hào)端連接到處理器x+1的I-2端，K(y)的開(kāi)關(guān)控制端連接到處理器x+1的O-1端；④處理器x的軟件系統(tǒng)均設(shè)計(jì)為變結(jié)構(gòu)軟件系統(tǒng)如圖6所示，即各處理器的軟件系統(tǒng)包含兩種程序框架正常模式程序框架和緊急模式程序框架，兩種程序框架的切換通過(guò)軟開(kāi)關(guān)SK控制。
正常情況時(shí)，系統(tǒng)中各處理器分別執(zhí)行各自不同的任務(wù)，即處理器x執(zhí)行任務(wù)x。處理器x的O-1端均設(shè)為高電平，使模擬開(kāi)關(guān)K(y)均處于默認(rèn)的1號(hào)位置。處理器x的O-2端以特定的頻率(如1000Hz)發(fā)送脈沖信號(hào)，處理器x+1的IRQ端實(shí)時(shí)檢測(cè)處理器x的脈沖信號(hào)以獲取對(duì)方工作狀態(tài)(正?；蚬收?。處理器x把任務(wù)的結(jié)果和中間變量等通過(guò)串行口TX端和RX端發(fā)送給處理器x+1。系統(tǒng)正常工作時(shí)，各處理器軟件系統(tǒng)的軟開(kāi)關(guān)SK均設(shè)置在1號(hào)位置(如圖6所示)，處理器執(zhí)行正常模式程序框架。系統(tǒng)未表現(xiàn)出任何冗余特征。
當(dāng)處理器x出現(xiàn)故障時(shí)，其脈沖信號(hào)停止發(fā)送。此時(shí)處理器x+1收不到此脈沖信號(hào)，超過(guò)一定時(shí)間后(如5ms)，觸發(fā)其軟開(kāi)關(guān)SK變換到2號(hào)位置，處理器x+1執(zhí)行緊急模式程序框架，此時(shí)其軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由圖6變換到圖7狀態(tài)。緊急模式狀態(tài)下①處理器x+1由其O-3端給處理器x發(fā)送復(fù)位信號(hào)，嘗試使處理器x重新啟動(dòng)；②處理器x+1的O-1端設(shè)置為低電平，從而使模擬開(kāi)關(guān)K(y)變換到2號(hào)位置；③處理器x+1同時(shí)與外部設(shè)備y和外部設(shè)備y+1通訊，并執(zhí)行任務(wù)x和任務(wù)x+1。由于故障前處理器x+1一直在接收處理器x的運(yùn)行結(jié)果和中間變量等信息，因此可無(wú)縫接管任務(wù)x。在處理器x嘗試重啟的這段時(shí)間內(nèi)，處理器x+1同時(shí)執(zhí)行任務(wù)x和任務(wù)x+1，而其處理能力不變，所以此時(shí)的系統(tǒng)單位時(shí)間的任務(wù)量也相應(yīng)減為原來(lái)的1/2，即處理器x+1在單位時(shí)間內(nèi)執(zhí)行1/2的任務(wù)x和1/2的任務(wù)x+1。
若處理器x重啟成功，其O-2端繼續(xù)以原來(lái)的頻率發(fā)送脈沖信號(hào)；處理器x+1檢測(cè)到此脈沖信號(hào)，觸發(fā)軟開(kāi)關(guān)SK變換到1號(hào)位置，使處理器x+1執(zhí)行正常模式程序框架，同時(shí)設(shè)置其O-1端為高電平，使模擬開(kāi)關(guān)K(y)變換到1號(hào)位置；處理器x+1把任務(wù)x的處理結(jié)果、中間變量等信息通過(guò)串行口TX端發(fā)送給處理器x，使處理器x重新無(wú)縫接管任務(wù)x。系統(tǒng)恢復(fù)到正常狀態(tài)。若處理器x發(fā)生致命故障而無(wú)法重啟，處理器x+1仍可繼續(xù)執(zhí)行1/2的任務(wù)x和1/2的任務(wù)x+1，直至任務(wù)結(jié)束。
本發(fā)明說(shuō)明書(shū)中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的
權(quán)利要求
1.一種用于微小型飛行器GNC系統(tǒng)的冗余方法，其特征在于包括以下步驟(1)根據(jù)系統(tǒng)任務(wù)分配，利用現(xiàn)有系統(tǒng)中多處理器資源，并對(duì)多處理器進(jìn)行編號(hào)；(2)按照級(jí)聯(lián)式規(guī)則，對(duì)多處理器的硬件端口，即輸入輸出端口進(jìn)行連接，使各處理器互相冗余，構(gòu)成冗余鏈；(3)若系統(tǒng)中的處理器與外部硬件設(shè)備有通訊聯(lián)系，外部硬件設(shè)備通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)與處理器連接，使其可分別與多個(gè)處理器進(jìn)行通訊；(4)根據(jù)系統(tǒng)的硬件配置，對(duì)系統(tǒng)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)系統(tǒng)中各處理器的軟件系統(tǒng)均設(shè)計(jì)為變結(jié)構(gòu)軟件系統(tǒng)，即各處理器的軟件系統(tǒng)包含兩種程序框架—正常模式程序框架和緊急模式程序框架，兩種程序框架間的切換通過(guò)軟開(kāi)關(guān)控制；正常模式程序框架使處理器執(zhí)行自身的任務(wù)，并監(jiān)控其它相關(guān)處理器的狀態(tài)，此時(shí)系統(tǒng)沒(méi)有表現(xiàn)出冗余特征；緊急模式程序框架用以判斷故障處理器編號(hào)，嘗試修復(fù)故障，并通過(guò)減少單位時(shí)間任務(wù)量的方法，使正常處理器在執(zhí)行自身任務(wù)的同時(shí)，還執(zhí)行故障處理器應(yīng)執(zhí)行的任務(wù)，此時(shí)系統(tǒng)表現(xiàn)出冗余特征。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于微小型飛行器GNC系統(tǒng)的冗余方法，其特征在于所述的多處理系統(tǒng)為2個(gè)或2個(gè)以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于微小型飛行器GNC系統(tǒng)的冗余方法，其特征在于所述對(duì)輸入輸出端口連接是連接各處理器的脈沖發(fā)送端、脈沖接收端、串行數(shù)據(jù)發(fā)送端、串行數(shù)據(jù)接收端、復(fù)位信號(hào)發(fā)送端、復(fù)位信號(hào)接收端，使得各處理器相互冗余，構(gòu)成冗余鏈。
全文摘要
一種用于微小型飛行器GNC系統(tǒng)的冗余方法對(duì)多處理器進(jìn)行編號(hào)；按照級(jí)聯(lián)式規(guī)則，分別配置并連接各處理器的脈沖發(fā)送端、脈沖接收端、串行數(shù)據(jù)發(fā)送端、串行數(shù)據(jù)接收端、復(fù)位信號(hào)發(fā)送端、復(fù)位信號(hào)接收端，使得各處理器相互冗余，構(gòu)成冗余鏈；若系統(tǒng)中的處理器與外部硬件設(shè)備有通訊聯(lián)系，外部硬件設(shè)備通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)與處理器連接，使其可分別與多個(gè)處理器進(jìn)行通訊；設(shè)計(jì)兩種模式正常模式程序框架和緊急模式程序框架，正常模式程序框架使處理器執(zhí)行自身的任務(wù)；緊急模式程序框架用以判斷故障處理器編號(hào)，嘗試修復(fù)故障，并通過(guò)減少單位時(shí)間任務(wù)量的方法，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)表現(xiàn)出冗余特征。發(fā)明的系統(tǒng)具有可靠性高、體積小、功耗低、成本低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01C21/00GK1945546SQ20061011398
公開(kāi)日2007年4月11日 申請(qǐng)日期2006年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月24日
發(fā)明者房建成, 張霄, 李建利, 孫宏偉, 徐帆, 孫科 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)