[发明专利]一种航天器嵌入式软件在轨维护方法

说明书

一种航天器嵌入式软件在轨维护方法，首先约定在轨维护航天器嵌入式软件设计规则，并依据该规则设计原版软件；然后在功能需求变化时设计新版软件，将原版嵌入式软件机器码划分为多个机器码未改变区、机器码变化识别区，并进行判断对比后得到新版软件的机器码未改变区、机器码变化识别区、机器码增加区，进而得到新版软件的微增量机器码与软件链表维护信息，进行校验和上注，完成多版本软件的在轨维护；最后根据直接指令切换航天器执行的某一版本的软件，满足功能需求变化。本发明方法与现有技术方法相比，在轨维护受原版软件限制小，上注量小，并且在维护过程中保证总有软件可在轨正常使用，提高了在轨维护的可靠性。

技术领域

本发明属于航天器嵌入式软件应用领域，特别是一种航天器嵌入式软件在轨维护方法。

背景技术

为了避免强辐射、单粒子效应等太空工作环境产生的影响，在轨的航天器软件基本上是将运行的软件代码固化在不容易发生改变的程序存储器PROM中，在抗干扰能力及可靠性提高的同时，也失去了软件后期维护的功能。为了消除地面未能测试出的软件故障和实现由于硬件性能衰退、硬件故障等所带来的软件升级以及航天器产品在轨应用功能需求的改变，很多航天器软件都已经提出了软件在轨维护的功能需求。近几年，相关的研究和探索工作已经开展，但由于可靠性、上注效率以及工程可行性等多方面的原因，软件在轨维护还没有真正进入到广泛应用阶段。目前，用于航天器嵌入式软件在轨维护的方法主要有以下三种：

(1)将功能或参数修改后的新版软件整版上注，然后根据遥控指令切换运行新版软件或原版本软件实现软件在轨维护功能；(2)通过修改函数入口地址即软件调用关系的变化实现软件功能的更改，达到软件维护的目的；(3)通过比较功能更新后的新版二进制文件和在轨运行软件的二进制文件生成增量文件，将增量文件上注，然后通过在轨运行比较算法完成新版软件重组并执行，实现对嵌入式软件的在轨维护。

上述三种方法尽管都实现了软件在轨维护功能，但都有其局限性，第(1)种方法的软件上注代码量非常大，上注时间较长，对软件容错机制、软件存储空间和上注效率的要求都非常高。第(2)种方法则局限于对软件局部功能的修改，软件的可修改性完全取决于原来函数入口地址是否具备以及预留的空白空间、空函数等是否可供使用。第(3)种方法尽管提出了增量上注的概念，但由于软件功能更改的不确定性，其增量代码的获取方法并不能保证其增量代码很小，甚至与整版上注文件相比没有任何优势，上注量依然较大。如果为保证其上注量减小则软件的可更改性则大大降低，而且在轨运行比较算法进行软件重组和加载，对于软件执行效率、可靠性等方面的需求也非常高，因此现有嵌入式软件在轨维护技术都有代码上注量大或功能修改受限或执行效率降低等工程可行性不高的缺点。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种在轨维护受原版嵌入式软件限制小并能够在原版嵌入式软件的任意位置进行修改的航天器嵌入式软件在轨维护方法。

本发明的技术解决方案是：一种航天器嵌入式软件在轨维护方法，包括如下步骤：

(1)按照软件功能需求设计原版嵌入式软件，将原版嵌入式软件对应的机器码按照数据段、代码段、堆和栈的顺序依次排布，并在代码段后预留第一设定阈值长度的空间作为机器码增加区，然后将原版嵌入式软件固化落焊在航天器PROM中运行；

(2)在原版嵌入式软件运行过程中，根据在轨嵌入式软件功能需求变化设计t版嵌入式软件，并比较t版嵌入式软件源代码与原版嵌入式软件源代码，得到t版嵌入式软件需要改变的源代码位置和内容，进而得到原版嵌入式软件机器码需要改变的机器码地址及长度，然后将原版嵌入式软件机器码划分为多个机器码未改变区、机器码变化识别区，并对各个机器码变化识别区对应的t版嵌入式软件的源代码进行编译得到其机器码并依次判断；所述的机器码未改变区为原版嵌入式软件机器码未改变的区域；所述的机器码变化识别区为原版嵌入式软件机器码改变的区域，t的初值为1且为正整数；