[发明专利]基于热备份的星载电子系统及热备份方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种星载电子系统及备份方法，尤其涉及一种基于热备份的星载电子系统及星载电子系统的热备份方法。

背景技术

由于星载电子系统日趋复杂，器件可靠性问题显得日益重要，有时一块电路的失效会带来整个系统的失效，造成巨大的损失。产品的广义可靠性包括固有可靠性、使用可靠性和可维修性，对于星载电子系统而言不要求具有维修性，设计更多专注于固有可靠性和使用可靠性方面。

在外界热、电、机械等应力作用下，发生在星载电子器件内部及界面处的各种物理和化学的变化及效应会对星载电子器件的正常工作产生影响或构成威胁，甚至引起星载电子系统失效。对星载电子器件而言，其失效主要由高能离子、热环境导致的静电损伤、热载流子效应、栅氧击穿、电迁移、翻转、闩锁效应等机制造成，通常的提高电子器件可靠性的方法有改进器件的封装技术及工艺、降低系统功耗、提高器件噪声容忍等。但是恶劣的空间环境仍有很大可能在内部电路中产生瞬时脉冲，为了减少这类错误，系统在体系结构上还设计了系统的纠检错、奇偶校验等机制。

星载电子系统需要快速的恢复和修复策略以提高可用性、可靠性和可维护性，在硬件实现上可以分为避错技术和容错技术两大门类。冗余技术是一种典型的容错技术，利用系统中存在的冗余部件来接替故障部件的工作，达到故障屏蔽的目的。航天系统通常采用双模冗余，根据系统中两个部件的工作方式，可以分为双机冷备份、双机热备份和双工热备份，现有冗余备份技术在作切换时都存在时间延迟，不能有效保证星载电子系统在实施任务的过程中当出现单机故障时系统能实时连续完成任务，容易造成任务实施的中断。

 

发明内容

本发明解决的技术问题是：提供一种基于热备份的星载电子系统及热备份方法，克服现有技术星载电子系统存在时间延迟、不能保证实时连续完成任务的技术问题，提高系统的可靠性。

本发明的技术方案是：构建一种基于热备份的星载电子系统，包括多个具有相互备份功能独立工作的单机及连接单机的总线，所述多个单机通过总线连接，所述每个单机包括进行系统功能及备份工作的功能单元、在所述单机工作时产生频率脉冲的频率产生单元、对各单机工作时产生的频率脉冲进行比较的频率比较单元，每个单机的频率产生单元产生的频率脉冲传送给所有单机的频率比较单元进行频率脉冲的比较，所有单机正常工作时产生不同的频率脉冲，所述频率比较单元对所有单机频率产生单元产生的频率脉冲进行比较，所有单机以各自所述频率比较单元输出的频率脉冲比较结果设置优先级，优先级最高的单机为主机，当作为主机的单机出现故障导致该单机的频率产生单元无频率脉冲输出时，通过所述频率比较单元切换到当前优先级最高的单机作为主机。

本发明的进一步技术方案是：当星载电子系统运行时，所述多个单机均处于工作状态，除主机外的其它单机为从机。

本发明的进一步技术方案是：所述主机与从机互为备份。

本发明的进一步技术方案是：当作为主机的单机出现故障导致该单机的频率降低并切换到其它单机作为主机时，所述星载电子系统对该故障单机进行故障修复。

本发明的进一步技术方案是：当所述单机出现故障时，所述单机的功能单元向该单机的所述频率产生单元发出故障提示，所述频率产生单元接收到故障提示信号后无频率输出。

本发明的技术方案是：构建一种星载电子系统的热备份方法，所述星载电子系统包括多个具有相互备份功能独立工作的单机及连接单机的总线，所述多个单机通过总线连接，所述每个单机包括进行系统功能及备份工作的功能单元、在所述单机工作时产生频率脉冲的频率产生单元、对各单机工作时产生的频率脉冲进行比较的频率比较单元，每个单机的频率产生单元产生的频率脉冲传送给所有单机的频率比较单元进行频率的比较，所有单机正常工作时产生不同的频率脉冲，所述频率比较单元对所有单机频率产生单元产生的频率进行比较，所述热备份方法包括如下步骤：

初始化单机的优先级：将单机的频率设置成多个级别，设置各单机的初始频率，按优先级对单机进行分级；

选择主机：所有单机正常工作时产生不同的频率，所述频率比较单元对所有单机频率产生单元产生的频率进行比较，所有单机以所述频率比较单元输出频率比较结果设置优先级，选择优先级最高的单机作为主机；

单机备份切换：当作为主机的单机出现故障导致该单机的频率产生单元无频率脉冲输出时，通过所述频率比较单元切换到当前优先级最高的单机作为主机。