[发明专利]适用于航天器系统的自修正冗余切换机制及其验证方法

权利要求书

1.一种适用于航天器系统的自修正冗余切换系统，其特征在于：

所述的自修正冗余切换系统嵌入在航天器系统的各个子系统中，所述的自修正冗余切换系统 包括控制计算机、信息收集模块、分析处理模块、知识库推理模块、专家知识库和自修正 模块、切换信息处理模块，其中的知识库推理模块、专家知识库和自修正模块组成自修正 冗余切换专家系统；所述控制计算机的作用一方面负责总线数据的通信以实现整个航天器 系统协同工作和系统间的切换执行，一方面实现控制计算机的附带仪器的监控，实现特定 仪器的故障执行和仪器状态信息的收集；所述信息收集模块从仪器状态信息中提取故障信 息；所述分析处理模块进一步从故障信息中分析得到故障特征数据；所述知识库推理模块 以专家知识库为后台数据源对故障特征数据进行知识库推理，结合既定的切换策略，得到 最终的切换专家意见；所述自修正模块提取切换信息处理模块中的故障特征和远程控制信 号作为学习信号来修正专家知识库；所述切换信息处理模块包含两部分，一部分专门负责 从以太网通信模块获得的远程控制信号的处理，一部分负责知识库推理模块得到的切换专 家意见的解释，处理为控制计算机可以执行的控制信号。

2.根据权利要求1所述的一种适用于航天器系统的自修正冗余切换系统，其特征在于：所 述航天器系统是由五个子系统组成，分别是姿控系统、温控系统、任务处理单元、测量系 统和环境模拟机，各子系统由两到三台可切换冗余舰载计算机组成，各子系统之间通过 1553B总线进行数据通信。

3.根据权利要求2所述的一种适用于航天器系统的自修正冗余切换系统，其特征在于：所 述航天器系统中，姿控系统、温控系统、测量系统和环境模拟机将自身状态数据及故障信 息通过1553B总线发送至任务处理单元进行汇总，然后任务处理单元通过以太网通信模 块发送至地面监控系统，实现地面对航天器系统的监控。

4.一种用于如权利要求1所述的适用于航天器系统的自修正冗余切换系统的验证方法，其 特征在于如下步骤：

步骤一、注入故障；

地面监控系统向航天器系统中的一个或者几个子系统引入故障，进行容错系统的测试；

步骤二、故障执行；

被注入故障的子系统得到注入故障后，解读为具体的故障信息，并通过控制计算机在既 定时间后将故障信息进一步转化为对应仪器的通断电、冷启动和热启动控制信息控制该子系 统执行既定时间的故障；

步骤三、航天器系统对故障进行故障信息提取，通过自修正冗余切换专家系统得到最终 的修正前的切换专家意见，该修正前的切换专家意见将送到切换信息处理模块进行下一步的 处理；

步骤四、地面监控系统对航天器系统当前故障状态进行监控，同时也能得到当前故障的 切换专家意见，作为操作员控制参考；

步骤五、远程控制信号注入；

经地面监控系统监测后，操作员将远程控制指令通过以太网通信模块发送给航天器系统 的切换信息处理模块；

步骤六、切换信息处理模块信息处理；

切换信息处理模块一方面将远程控制信号和切换专家意见对比，另一方面将远程控制信 号发送给自修正模块；如果有注入的远程控制信号与修正前的切换专家意见不同，则抛弃该 切换专家意见，仅将远程控制信号发送给控制计算机实现指令切换，控制相应的功能模块断 电、通电和重启行为，来实现特定系统、特定子系统、特定位置、特定故障类型在特定时间、 维持特定时间的故障状态；所述的自修正模块提取切换信息处理模块中的故障特征和远程控 制信号作为学习信号来修正和更新专家知识库；如果故障发生一段时间后无远程控制信号注 入，切换信息处理模块将切换专家意见发送给控制计算机实现既定指令切换；所述的特定系 统是指航天器系统，所述的特定子系统是指任务处理单元、测量系统、温控系统、姿控系统 和环境模拟机；

步骤七、第二轮仿真验证；

第二次仿真时，地面监控系统对航天器系统注入同样的故障，航天器系统依次经过步骤 二、步骤三实现故障的执行、故障信息的提取，并通过自修正冗余切换专家系统得到切换专 家意见,地面监控系统不注入远程控制信号,仅依靠航天器自身的切换机制实现自动切换行为。