[发明专利]星载计算机空间环境事件容错方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种星载计算机容错方法。

背景技术

航天器在整个发射过程和运行过程中，由于空间环境、航天器特性等各种各样的原因会出现各种空间环境事件，不加以处理会引起卫星系统功能的失效甚至崩溃，因此应当采取措施应对这些异常状况，使卫星能够继续正确、稳定的运行，从而保障整个卫星系统的稳定的运行和服务。

空间环境事件主要包括：存储器单粒子翻转；空间辐照引起的芯片内部寄存器变化；空间辐照引起的部分电路失效等。存储器单粒子翻转会导致星上软件或FPGA运行结果错误，甚至软件的跑飞跑死。空间辐照引起的芯片内部寄存器变化，会导致航天器某些芯片的功能异常，进而影响功能的实现。空间辐照引起的部分电路失效，主要是指单粒子闩锁后引起的部分电路失效。

目前，星载计算机空间环境异常事件的容错方法尚未得到系统的研究。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种星载计算机空间环境事件的容错方法，以此建立一种适用于星载计算机设计的空间环境事件容错策略，提高星载计算机发射和在轨运行的可靠性。

本发明的技术解决方案是：星载计算机空间环境事件容错方法，步骤如下：

(1)星载计算机初始上电运行后，首先检测星载计算机软件是否可以正常启动；若星载计算机软件可以启动，则由星载计算机软件以固定周期喂软件看门狗，星载计算机软件正常运行；若星载计算机软件无法启动或者星载计算机软件以固定周期喂软件看门狗失败，则复位电路向星载计算机提供复位信号，星载计算机重新开始运行；若星载计算机连续三次无法正常启动，则切换至备份星载计算机；

(2)星载计算机软件正常运行后，向所有RAM发送读写信号；若有RAM区读写不正常，则星载计算机通过软件配置，使用备份RAM替换读写不正常的RAM；

(3)星载计算机软件正常运行时，周期性的向各总线终端发送轮询总线消息，当所有总线终端都不通时，星载计算机软件向星载计算机发送切机信号，星载计算机切换至备份机；

(4)星载计算机软件正常运行时，对所有实际使用的中断源允许，同时屏蔽其它中断源；当星载计算机响应中断时，首先对中断源进行确认，当中断不是来自实际使用的中断之一时，重新对中断屏蔽寄存器进行初始化；

(5)星载计算机软件正常运行时，对总线驱动芯片中处于工作状态的寄存器数值是否发生变化进行定期检查，若有寄存器的数值发生变化，则星载计算机重新初始化该寄存器及相关寄存器；同时，对于仅在部分时间有效的寄存器状态，在每次到达有效时间时对这些寄存器重新赋值；

(6)星载计算机软件正常运行时，利用汉明码对每个内存地址的数据计算校验和，并将校验和进行存储；星载计算机周期对每个内存地址的数据进行检查，当发现校验单bit错误时，进行纠错；当发现两bit或以上错误时，对星载计算机进行复位，重新启动。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明星载计算机空间环境事件的容错方法主要针对空间环境引起的特殊事件，分不同的方法来进行容错，可以有效提高星载计算机在轨运行的可靠性；

(2)采用星载计算机软件实现本发明星载计算机空间环境事件的容错，可以提高卫星的自主管理能力；

(3)本发明星载计算机空间环境事件的容错方法在硬件支持下，可主要采用软件完成星载计算机的检错、容错，原理简单、实现容易，可维护性强，适用于绝大多数卫星，可推广性强。

附图说明

图1为本发明方法的流程框图；

图2为本发明方法的具体容错内容组成图；

图3为本发明实施例中星载计算机硬件配置图。

具体实施方式

本发明星载计算机空间环境异常事件的容错是利用星载计算机的软硬件资源，根据空间环境事件的不同类型，进行不同的处理；同时又能满足星载计算机的重量、功耗受限的要求。

如图1所示，本发明方法针对空间环境引起的单粒子翻转、单粒子闩锁等事件进行不同类型的容错，适用于大多数航天器的应用，可以提高卫星设备的在轨自主能力和可靠性。主要包括存储器单粒子翻转的处理、空间辐照引起的芯片内部寄存器变化容错、空间辐照引起的部分电路失效容错三个方面，如图2所示。

(1)存储器单粒子翻转的处理