[发明专利]一种面向卫星的轮换式星载计算机容错系统

说明书

技术领域

本发明涉及星载计算机容错技术领域，特别是一种面向卫星的轮换式星载计算机容错系统。

背景技术

星载计算机长期工作在充斥着高能带电粒子的复杂太空环境中，当电子器件受到辐射攻击时，会因单粒子效应以及总剂量效应产生瞬时故障(可恢复性故障)以及永久故障(不可恢复性故障)，因此设计科学高效的中心计算机容错策略至关重要。

传统的星载计算机容错系统通常有如下几种：双机冷备份容错结构、双机热备份容错结构、三机热备份容错结构(包括多机热备份容错结构)，对于以上三种容错方案，热备份系统功率较大，而冷备份系统实时性差，三机热备份开销相对双机更大。随着空间任务对卫星可靠性和服务联系性的要求日益提高，星载计算机作为信息处理的核心单元应在满足高可靠性要求的同时尽可能在发生故障时减少故障对卫星正常工作状态和服务的影响，因此需要一种面向卫星、低耗能的计算机容错系统。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种综合了双机冷热备份和三级备份、兼顾了实时性和可靠性的面向卫星的轮换式星载计算机容错系统。

本发明的技术解决方案是：一种面向卫星的轮换式星载计算机容错系统，包括控制模块、存储模块、单机A、单机B、单机C，其中

控制模块，包括控制单元、表决器，控制单元从外界获取状态信息参数，按照状态信息参数设置单机A、单机B、单机C的状态模式，接收单机A、单机B、单机C发送的任务重要度参数后控制表决器进行表决，

如果三个任务重要度参数表决结果为1，则进入TMR三机冗余模式，控制表决器对存储模块中单机A、单机B、单机C的处理结果进行表决，

如果三个任务重要度参数表决结果为0，则进入“主热冷”模式，任意指定一台单机为主机、一台单机为热备机、一台单机为冷备机，将主机的处理结果输出，监测主机、热备机、冷备机的状态信息参数；

如果热备机的状态信息参数变为3，则判定热备机故障，控制冷备机切换为热备机，当故障热备机在设定次数以内复位并排除故障时，则将故障热备机切换为冷备机并继续“主热冷”模式，当故障热备机在设定次数以内复位不能排除故障时，则排除故障热备机，进入“双机模式”，并继续监测主机与热备机的状态信息参数；

如果主机状态信息参数变为3，则判定主机故障，控制热备机切换为主机，当故障主机在设定次数以内复位并排除故障时，则控制故障主机切换为热备机，并继续“双机模式”，当故障主机在设定次数以内复位不能排除故障时，则排除故障主机，进入“单机模式”，并控制主机保存主机每段程序起始地址，如果主机状态信息参数变为3且进行复位能够成功排除故障，则回到当前执行程序的初始位置重新执行，否则判定容错系统崩溃；

如果热备机状态信息参数变为3且该热备机在设定次数以内复位并排除故障，则继续“双机模式”，如果该热备机在设定次数以内复位不能排除故障，则排除该热备机，进入“单机模式”，并控制主机保存主机每段程序起始地址，如果主机状态信息参数变为3且进行复位能够成功排除故障，则回到当前执行程序的初始位置重新执行，否则判定容错系统崩溃；

如果主机的状态信息参数变为3，则判定主机故障，控制主机复位并控制热备机切换为主机，冷备机切换为热备机，当故障主机在设定次数以内复位并排除故障时，则将故障主机切换为冷备机并继续“主热冷”模式，当故障主机在设定次数以内复位不能排除故障时，则排除故障主机，进入“双机模式”，并继续监测主机与热备机的状态信息参数；

如果主机状态信息参数变为3，则判定主机故障，控制热备机切换为主机，当故障主机在设定次数以内复位并排除故障时，则控制故障主机切换为热备机，并继续“双机模式”，当故障主机在设定次数以内复位不能排除故障时，则排除故障主机，进入“单机模式”，并控制主机保存主机每段程序起始地址，如果主机状态信息参数变为3且进行复位能够成功排除故障，则回到当前执行程序的初始位置重新执行，否则判定容错系统崩溃；