[发明专利]一种双机冷热备份自主切换的控制与信息处理系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于航天电子系统中的控制与信息处理技术领域，特别涉及利用双机备份实现控制与信息处理的电子系统。

背景技术

由于航天电子系统的高可靠性要求，为保障航天任务的顺利实施，通常会采取双机备份的方案。双机备份分为冷备份和热备份两种不同的形式，冷备份是指主机工作，备机不工作的冗余备份方式，热备份是指主机备机同时处于工作状态的冗余备份方式。采用冷备份的工作模式，其优点是当主机工作时，备机不工作，这样既能提高系统冗余度，又不会产生额外功耗，以节省能源开销，但目前采用冷备份的电子系统中通常需要第三方判决机构对系统工作状态进行判断并在主机出现故障时，切换至备机工作，系统本身并不具备主动切换工作状态的能力。采用热备份的电子系统中由于主备双机处于同时工作状态，当其中某一余度出现故障时，系统降级为单余度工作，仍能保证系统功能不受影响，但采用热备份的方式会增大系统功耗，对能源供给相对比较紧张的航天任务来讲，经济性欠佳。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种主备双机能够实现冷热备份方式自主切换的控制与信息处理系统及方法，可以在冷备份和热备份两种备份方式间自主转换。

一种双机冷热备份自主切换的控制与信息处理系统，包括主机、备机、电源控制模块、电源输入接口和电源输出接口；所述主机包括主处理器和主FPGA，所述主处理器用于进行主机的信息处理，所述主FPGA与所述主处理器、电源控制模块、备FPGA连接，所述主FPGA用于进行主机输入输出的信息转换、电源通断控制及电压电流检测、对主机和备机输出的串口信号和图像信号进行控制以及与备FPGA通信；所述备机包括备处理器和备FPGA，所述备处理器用于进行备机的信息处理，所述备FPGA与所述备处理器、电源控制模块、主FPGA连接，所述备FPGA用于进行备机输入输出的信息转换、电源通断控制及电压电流检测、对主机和备机输出的串口信号和图像信号进行控制以及与主FPGA通信；所述电源控制模块包括第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器以及电压电流检测电路，所述第一继电器控制备机供电，所述第二继电器与第三继电器并联后连接电源输出接口，所述第四继电器控制主机供电，所述第一继电器与第二继电器的通断由主FPGA控制，所述第三继电器与第四继电器的通断由备FPGA控制，所述电压电流检测电路检测检测主机供电、备机供电和外部供电的电压电流；所述电源输入接口与外部电源连接；所述电源输出接口与外部功能模块连接。

相较于现有技术，本发明提供的双机冷热备份自主切换的控制与信息处理系统及方法可自主切换工作模式且主机与备机可无干涉地共用外部通信接口，避免了传统技术需要第三方机构控制系统工作模式切换的不足，更适用于单接口工作环境，在提高系统冗余度和可靠性的同时，还能自行在功耗、计算能力间达到平衡，更能有效地发挥系统效能，提高工作效率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的双机冷热备份自主切换的控制与信息处理系统结构框图。

图2为本发明实施例提供的双机冷热备份自主切换的控制与信息处理系统的串行接口模块结构框图。

图3为本发明实施例提供的双机冷热备份自主切换的控制与信息处理系统的电源控制模块结构框图。

图4为本发明实施例提供的双机冷热备份自主切换的控制与信息处理系统的人机交互接口结构框图。

主要元件符号说明