[发明专利]一种应用于卫星CPU软件在轨重构的试验验证系统及其方法

说明书

本发明公开了一种应用于卫星CPU软件在轨重构的试验验证系统，包括：可配置重构验证码自动生成系统模块，所述可配置重构验证码自动生成系统模块为重构的试验验证提供重构数据，并为被测软件编译并生成目标码；被测件仿真运行系统模块，所述被测件仿真运行系统模块为具有重构设计的被验证软件提供模拟真实运行环境的仿真系统；重构全实时自动监控系统模块，所述重构全实时自动监控系统模块对重构的全过程进行实时监控；和重构故障注入系统模块，所述重构故障注入系统模块为卫星CPU软件重构的试验验证提供各种类型的故障注入，并且可以在卫星软件的CPU重构设计策略验证要点的各个阶段实现故障注入。

技术领域

本发明涉及计算机软件验证测试领域，尤其涉及可以对卫星CPU软件在轨重构流程及结果进行地面多种类故障注入试验验证的平台系统的模块组成、模块架构及其功能。

背景技术

卫星运行需要大量的卫星CPU软件的协同工作。这些软件互相配合保证卫星的正常运行和任务执行。卫星在轨运行时，其CPU软件往往会由于意外情况而发生运行异常。此时，地面会通过测控系统向该卫星的故障CPU软件上注更新的软件代码，以替代该出故障的CPU软件的代码。此外，出于任务调整的需求，地面通过测控系统更新当前在轨卫星的一个或多个CPU软件的软件代码。这一整套完整的卫星CPU软件更新系统称之为对卫星CPU软件的重构。通常，重构包括重构数据准备过程、上注过程、存储过程以及启动过程。在重构数据准备过程中，需要在地面对需要上注的程序进行准备。然后，将准备好的数据通过上注通道上注到在轨运行的卫星中卫星接收到后会将接收到的代码存储在对应的硬件存储区。然后，卫星通过重启等方式启动存储区内上注的代码。最后，软件正常运行，卫星在轨重构就结束了。

由于整套卫星在轨重构过程涉及环节较多，为了尽量避免出现差池，业内通常会提前在地面进行重构试验，也就是在地面模拟在轨重构过程。但是目前地面在轨重构试验的验证手段还很少，而且基本停留在利用真实卫星单机进行重构功能的正常验证，缺少针对性的对在轨重构流程进行试验验证的系统或平台设备。而利用真实单机进行在轨重构试验验证，会由于真实单机的局限性，导致重构流程验证不充分，存在很多的隐患。

具体而言，现有的利用卫星单机进行在轨重构试验验证的方法，是通过在地面使用测试设备向其上注重构代码，来验证重构结果是否正常。这种方法，由于使用了单机的整星测试设备，会导致重构上注方式固定，和地面无法灵活的模拟重构上注过程中的各种变化。另外，上注的重构代码在真实卫星单机收到后会按照既定的方式放置到相应位置并正常启动，但是这种方式下，真实的单机内部的设备都是厂家新提供的，而且没有收到在轨宇宙环境的任何影响，而真实单机内部各种硬件状态都是密封在单机设备内部，导致地面验证人员无法更改真实卫星单机内部的各种硬件状态，就无法对重构过程的可靠性进行充分的验证。

因此，本领域急需一种能够针对卫星CPU软件进行全面故障排查的在轨重构试验验证系统或平台。

理想地，将可以利用该系统方便地搭建实物平台，解决目前没有可应用于卫星CPU软件在轨重构的试验验证平台的局面；

该平台架构能够实现针对卫星CPU软件在轨重构过程的全程实时监控，方便验证人员随时关注重构过程中的各种数据变化；

该平台架构能够实现数据生成到上注过程再到写入存储区再到启动的全过程的故障注入技术手段，方便验证人员在各个阶段注入各种类型的故障，全过程的故障注入技术手段，方便验证人员实现重构数据的故障注入、程序上下行故障注入、软件运行过程故障注入、存储区CPU等硬件设备故障注入以及EDAC粒子翻转故障注入的重构全流程故障注入；和

该平台架构能够为被验证的具有在轨重构功能的软件提供可直接运行的仿真平台，不需要更改被测软件就可以实现对其的验证和全实时全流程的重构过程监控。

发明内容

本发明的一个方面提供了一种应用于卫星CPU软件在轨重构的试验验证系统，包括：