[发明专利]一种三冗余计算机同步方法在审

专利信息
申请号: 201710419360.9 申请日: 2017-06-06
公开(公告)号: CN107239433A 公开(公告)日: 2017-10-10
发明(设计)人: 程亮;余薛浩;桂亮;粱珣;杨孔进 申请(专利权)人: 上海航天控制技术研究所
主分类号: G06F15/173 分类号: G06F15/173;G06F1/04
代理公司: 上海信好专利代理事务所(普通合伙)31249 代理人: 朱成之
地址: 200233 *** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 一种 冗余 计算机 同步 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及运载火箭与航天器计算机系统,尤其涉及一种三冗余计算机同步方法。

背景技术

由于冗余计算机在高可靠与低成本的独特的优势,在未来的各种类型的上面级、快速响应的液体小火箭、固体小运载、空射小运载和用于载人探月的重型运载火箭上将具有广泛的应用。

随着我国空间应用、科学探测、载人航天的发展,国际商业发射与国际合作的日益加深,运载火箭发射任务越来越多,高密度快速发射成为运载火箭的发展趋势。为了提高中国运载火箭的整体水平和能力,满足未来20—30年航天发展的需求,保持我国运载技术在世界航天领域的地位,我国开展了研制新一代快速发射运载火箭。

新一代快速发射运载火箭要求高可靠和低成本,缩短研制周期,并减少对高等级器件的依赖。采用“一体化、自主控制、集成化、低成本”冗余技术,可应用于国内各种运载火箭或航天器的计算机系统。

目前的冗余计算机存在时钟冗余不同步和软件不同步的问题,在控制周期实时需求较高的系统中,无法实现快速故障诊断与决策,同时,由于不同步问题,冗余系统存在状态差异,增加故障诊断的复杂度。

发明内容

本发明提供一种三冗余计算机同步方法,能够解决冗余计算机时钟冗余和软件同步问题,成本低,可靠性高,简单易行。

为了达到上述目的,本发明提供一种三冗余计算机同步方法,三冗余计算机包含:表决模块,以及结构完全相同的第一CPU模块、第二CPU模块和第三CPU模块,表决模块包含结构完全相同且相互独立的三个冗余表决单元,每一个表决单元都包含高精度时钟源和表决FPGA,每一个CPU模块都包含CPU板FPGA和处理器,所述的同步方法包含以下步骤:

步骤S1、三冗余计算机根据多时钟源动态故障诊断与切换方法实现时钟脉冲同步;

步骤S2、三冗余计算机根据同一个同源时钟信号,实现计算机中软件时间基准的同步。

所述的步骤S1中,所述的多时钟源动态故障诊断与切换方法包含以下步骤:

三个CPU模块中的CPU板FPGA分别获取表决模块中三个表决单元发送的三个同步脉冲信号,选择其中一个同步脉冲信号作为三个CPU模块的同源时钟信号,根据时钟三取二选择逻辑对发生故障的同步脉冲信号进行诊断,并根据同步脉冲的选择策略进行同步脉冲信号的切换。

所述的同步脉冲的选择策略包含:

根据预先设定的同步脉冲信号的优先级顺序来切换同步脉冲信号,上电时默认使用优先级顺序最高的同步脉冲信号。

所述的同步脉冲信号故障包含:

干扰产生的误脉冲、脉冲常为高、脉冲常为低、脉冲提前到来、脉冲推迟到来、脉冲脉宽变宽和脉冲脉宽变窄。

所述的同步脉冲信号故障诊断方法包含:

三个CPU模块通过自身的高精度晶振,监测接收到的同步脉冲信号,测量其脉冲宽度的偏差是否在允许范围之内,若2个以上的CPU模块监测到某个同步脉冲信号的宽度超过允许范围,则判定该同步脉冲信号发生故障,则根据同步脉冲的选择策略进行同步脉冲的切换。

所述的步骤S2中,实现计算机中软件时间基准同步的方法包含以下步骤:

步骤S2.1、三个CPU模块上电复位后,处理器中的监控软件启动汇编脚本从EEPROM中拷贝监控软件和飞行软件至SRAM中,并开始运行监控软件;

步骤S2.2、三个CPU模块中的飞行软件都进入查询等待状态,监控软件通过三个表决FPGA进行三机数据交互,查询三机的启动状态;

步骤S2.3、三机的启动状态均准备正常后,三个CPU模块共同启动,监控软件配置启动接收同步脉冲信号;

步骤S2.4、三个CPU板FPGA获取同一个同源时钟信号进行计时,三机中的飞行软件开始同步运行。

所述的同步方法还包含:飞行软件在运行过程中的同步方法,包含以下步骤:

每个CPU模块中的CPU板FPGA为对应的处理器提供来自于同一个同步脉冲信号的同源时钟信号,处理器根据同源时钟信号进行计时,每到达触发时间时,触发软件中断,中断后再次同步运行三机中的飞行软件,实现软件运行同步。

本发明具有以下有益效果:

1、高可靠性

采用三冗余计算机同步方法,保证三冗余时钟在一度或两度故障状态下,保持提供高精度的同步时钟信号。

2、简易性

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