[发明专利]一种基于流机制的航天器安全关键数据高效存储方法

说明书

一种基于流机制的航天器安全关键数据高效存储方法，采用“数据自身与数据处理解耦”原则，固化数据处理逻辑，实现安全关键数据变更影响限定于仅维护安全关键数据汇总表，降低安全关键数据维护工作量与复杂度；基于“比特流”与“字节流”维护机制，针对布尔型数据项的压缩存储方式显著提高信息存储密度，实现安全关键数据存储与恢复操作的批量化处理，高效地保证安全关键数据存储与恢复一致性。本发明有效解决在航天器GNC分系统存储协议变化频繁、存储资源受限前提下的安全关键数据设计与实现高可靠、高效率维护问题。

技术领域

本发明涉及一种基于流机制的航天器安全关键数据高效存储方法，提供系统故障断点恢复机制，可用于航空、航天领域的系统可靠性设计，属于系统可靠性领域。

背景技术

GNC分系统作为航天器的关键分系统之一，可靠性设计保证GNC分系统的稳定运行，最常见的一种可靠性设计就是系统故障断点恢复机制，基于周期性保存安全关键数据的系统恢复，即“安全关键数据保存与恢复”。安全关键数据机制为系统提供在发生掉电重启、切机等故障时，系统故障及时恢复、任务接续运行的能力。随着航天器系统的复杂度不断增加，软件维护数据量越来越大，如何应对存储协议变化频繁、存储资源受限、存取功能验证复杂等情况，有效解决安全关键数据设计与实现的可靠性、可维护性，成为系统设计所面临的一项难题。

发明内容

本发明解决的技术问题是：在航天器GNC分系统安全关键数据研制过程中，面临存储协议变化频繁、存储资源受限等问题，采用“数据自身与数据处理解耦”原则有效控制安全关键数据变更影响，基于“比特流”与“字节流”维护机制高效地保证安全关键数据存储与恢复一致性，提高航天器GNC分系统故障容错恢复设计能力。

本发明的技术解决方案是：一种基于流机制的航天器安全关键数据高效存储方法，包括如下步骤：

步骤(1)，开辟比特流数据缓冲区和字节流数据缓冲区，确定冗余存储区域，进入步骤(2)；

步骤(2)，根据航天器GNC分系统需求，确定需要存储的安全关键数据项，进入步骤(3)；

步骤(3)，确定步骤(2)数据项类型属性最大包络，包括布尔型标志量、整型状态量、浮点数运算量、预留数据，进入步骤(4)；

步骤(4)，定义步骤(2)数据项类型属性集合，所述数据项类型属性集合中的数据类型包括BOOL、UINT08、UINT16、UINT32、SINGLE、DOUBLE、NULL，进入步骤(5)；

步骤(5)，根据步骤(2)所述安全关键数据项确定安全关键数据汇总表，所述安全关键数据汇总表包括数据项内存存储地址、数据项类型属性以及数据项说明，进入步骤(6)；

步骤(6)，确定比特流数据缓冲区数据项存储与恢复机制：遍历步骤(5)安全关键数据汇总表中BOOL类型属性的数据项，根据数据项存储地址进行数据项内容的读出与写入操作，通过布尔型与比特的相互转换将数据项与比特流数据缓冲区相关联；然后进入步骤(7)；

步骤(7)，确定字节流数据缓冲区数据项存储与恢复机制：遍历步骤(5)安全关键数据汇总表中UINT08、UINT16、UINT32、SINGLE、DOUBLE五种类型属性的数据项，根据数据项存储地址进行数据项内容的读出与写入操作，将数据项内容与字节流数据缓冲区相关联；然后进入步骤(8)；

步骤(8)，周期性进行安全关键数据存储操作，首先执行步骤(6)的比特流数据缓冲区数据项存储操作，其次执行步骤(7)的字节流数据缓冲区数据项存储操作，进入步骤(9)；

步骤(9)，整合比特流数据缓冲区与字节流数据缓冲区内容，保存至冗余存储区域，完成基于流机制的航天器安全关键数据存储操作，进入步骤(10)；

步骤(10)，判断是否发生GNC系统故障；若未发生GNC系统故障，则返回步骤(8)；若发生GNC系统故障，则进入步骤(11)；