CN102324963A

CN102324963A - 一种基于代理机制的卫星任务连续服务方法

Info

Publication number: CN102324963A
Application number: CN201110246817A
Authority: CN
Inventors: 施思寒; 李孝同; 张德全; 李晓明
Original assignee: Aerospace Dongfanghong Satellite Co Ltd
Current assignee: Aerospace Dongfanghong Satellite Co Ltd
Priority date: 2011-08-25
Filing date: 2011-08-25
Publication date: 2012-01-18

Abstract

一种基于代理机制的卫星任务连续服务方法，星务主机和内务下位机上安装同样的程控数据执行程序，同时在星务主机和内务下位机上开辟同样大小的用于存储程控数据队列的程控数据缓冲区，程控数据队列的执行状态通过队列指针的位置来表述。当星务主机接收到地面的程控数据块时，将该程控数据块中包含的程控数据队列保存至星务主机的程控数据缓冲区，同时将该程控数据块发送到内务下位机并由内务下位机将该程控数据块中包含的程控数据队列保存至内务下位机的程控数据缓冲区。这样，无论是星务主机还是内务下位机发生故障，都可以及时的由对方接替程控任务的执行，从而实现卫星任务的连续服务，提高了卫星任务运行的实时性和可靠性。

Description

一种基于代理机制的卫星任务连续服务方法

技术领域

本发明涉及一种卫星任务连续不间断运行的服务方法。

背景技术

小卫星星务管理系统(以下简称星务系统)是保证卫星完成飞行任务的主要服务系统之一。它是以星上网和嵌入式技术，构成多设备的分布式的整星运行管理、自主控制和信息处理的综合自动化系统。星务系统完成卫星综合信息的采集、处理、存储和传送等一系列工作，实施卫星指令控制、程序控制、状态控制、过程控制和遥操作等各种动作，从而实现星上资源、运行状况、数据和信息等的统一协调管理和调度，顺利完成卫星地面试验和在轨的飞行任务。上述这些功能都是基于星务系统正常工作才能实现。由于在轨空间环境的恶劣性，存在着单粒子辐射。如果星务系统不能实现任务运行的连续性，可能会造成卫星工作任务流失或整个任务无法完成情况，这种情况将极大约束用户使用。

通常小卫星星务主机一般采用双机备份方式，为节省星上能源又多用冷备份方式。例如专利申请号为CN201010240984.2，名称为小卫星星务系统双机冷备无扰切换方法的专利公开的一种冗余控制方法，该方法实现了计算机群的自主切换，但是在切换过程中，没有引入代理机制，造成在切换时卫星任务停止服务，直到卫星上计算机群正常启动后才能继续提供服务，因此不能实现任务连续服务，无法满足卫星用户要求。

这时卫星平台对外服务应该显现出是正常的、平稳的，不应影响卫星载荷工作和用户的应用活动。因此，星务系统必须采取适当的办法，确保卫星平台服务工作的连续性。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于代理机制的卫星任务连续服务的方法，当星务主机故障时，采用代理方法，实现星务主机故障期间星务程控功能连续运行，确保卫星任务连续不中断，提高卫星连续服务的能力，解决星务主机故障时卫星任务中断或流失等问题。

本发明的技术解决方案是：一种基于代理机制的卫星任务连续服务方法，步骤如下：

(1)在星务主机和内务下位机上安装同样的程控数据执行程序，同时在星务主机和内务下位机上开辟同样大小的用于存储程控数据队列的程控数据缓冲区，程控数据队列的执行状态通过队列指针的位置来表述；

(2)当星务主机接收到地面的程控数据块时，将该程控数据块中包含的程控数据队列保存至星务主机的程控数据缓冲区，同时将该程控数据块发送到内务下位机并由内务下位机将该程控数据块中包含的程控数据队列保存至内务下位机的程控数据缓冲区；

(3)星务主机每秒向内务下位机发送一次握手信号，内务下位机正常响应后握手成功，星务主机将当前时间、队列指针的位置信息和程控指令条数发送至内务下位机并由内务下位机存储；

(4)当星务主机发生异常无法正常发送握手信号时，内务下位机根据最新存储的时间信息、队列指针位置信息和程控指令条数接替星务主机对所存储的程控数据队列进行处理，同时内务下位机接替星务主机接收地面的程控数据块并对程控数据队列进行更新；

(5)当星务主机恢复正常工作时，内务下位机根据星务主机发送的握手信号，将程控数据队列、队列指针的位置信息和程控指令条数发送给星务主机并存储在星务主机的程控数据缓冲区中，由星务主机接替内务下位机对程控数据队列进行处理并接收地面的程控数据块；

(6)当内务下位机发生异常无法正常响应握手信号时，星务主机停止向内务下位机发送当前时间、程控数据队列、队列指针的位置信息和程控指令条数，但星务主机仍旧保持每秒向内务下位机发送一次握手信号；

(7)当内务下位机恢复正常响应握手信号时，星务主机将当前时间、程控数据队列、队列指针的位置信息和程控指令条数发送至内务下位机并由内务下位机存储；

(8)重复步骤(3)～(7)，实现卫星任务的连续服务。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明方法采用第三方作为星务主机的代理者，星务主机程控数据和重要数据保存者以及星务主机双机冷备切换过程交接点的任务执行者，实现了星务主机故障断点恢复功能，确保卫星任务的实时运行和星务主机的连接运行，提高了卫星任务运行的实时性和可靠性，保障了星务主机运行稳定性和连续性，实现了整星的连续服务能力，解决了卫星星务主机故障时需要地面大量的干预和运行任务不连续和不实时的实际问题。

(2)本发明创建了第三方故障时数据的恢复方法，当内务下位机发生异常无法正常响应握手信号时，认为下位机故障，当内务下位机恢复正常响应握手信号时，星务主机将当前时间、程控数据队列及队列指针的位置信息发送至内务下位机并由内务下位机存储，这样降低了对第三方的要求，确保双方的数据的一致性。

附图说明

图1为本发明方法的原理图；

图2为本发明的星务主机复位或切机后状态恢复图；

图3为本发明的内务下位机故障后状态恢复图。

具体实施方式

一、星务主机及内务下位机简介

星务主机是小卫星星务系统的重要组成部分，星务主机负责整星的信息管理和控制。星务主机采用双机冷备份结构，双机之间没有公共电路。内务下位机(星载计算机)嵌入在星务主机机箱内部，内务下位机通过总线(例如CAN总线，485/422总线，或者1553B总线等)和星务主机进行数据交换，该嵌入的内务下位机对星务主机进行管理，并且充当第三方。内务下位机作为星务主机程控数据和重要数据(例如星上时间、整星安全状态字设置)的保存者，实现了星务主机故障断点恢复和星务主机功能的连续运行。同时，内务下位机作为星务主机的代理者，在星务主机双机冷备切换过程交接过程中作为任务执行者代替星务主机执行程控任务，确保卫星任务实时运行。

二、重要数据及程控功能简介

卫星在轨区间，地面测控系统对星上设备进行设置，程控功能是地面对整星进行延时控制和管理的唯一途径。它是利用在卫星过境的时候将最近需要发送的带有执行时间码的间接指令通过数据块的形式上注到星务调度单元的程控缓冲区，等时间到时由星务主机执行指令。

星务主机开辟了一个专用的队列对程控区数据进行保存，通过程控区的第一条指令在程控区的位置和程控区条数来实现程控区的内容更新。例如设计每条程控指令由4个字节的时间和4个字节的指令码组成，为此开辟一个深度为1024的程控区队列。当程控指令随时间更新时，第一条指令在程控区的位置和程控区条数跟着变化，从而实现程控区的更新；当需要增加程控区的内容时，根据时间将程控数据插入到程控区队列；程控区队列为一个循环队列，当数据放满后又从头开始放置。

三、基于代理机制的卫星任务连续服务方法的实现

如图1所示，本发明方法主要包括以下步骤：

(3)星务主机每秒向内务下位机发送一次握手信号，内务下位机正常响应后握手成功，星务主机将当前时间和队列指针的位置信息发送至内务下位机并由内务下位机存储；

(4)当星务主机发生异常无法正常发送握手信号时，内务下位机根据最新存储的时间信息、队列指针位置信息及程控指令条数接替星务主机对所存储的程控数据队列进行处理，同时，内务下位机接替星务主机接收地面的程控数据块并对程控数据队列进行更新；

(5)当星务主机恢复正常工作时，内务下位机根据星务主机发送的握手信号，将程控数据队列及队列指针的位置信息及程控指令条数发送给星务主机并存储在星务主机的程控数据缓冲区中，由星务主机接替内务下位机对程控数据队列进行处理并接收地面的程控数据块；

(6)当内务下位机发生异常无法正常响应握手信号时，星务主机停止向内务下位机发送当前时间、程控数据队列、队列指针的位置信息及程控指令条数，但星务主机仍旧保持每秒向内务下位机发送一次握手信号；

(7)当内务下位机恢复正常响应握手信号时，星务主机将当前时间、程控数据队列、队列指针的位置信息及程控指令条数发送至内务下位机并由内务下位机存储；

(8)重复步骤(3)～(7)，实现卫星任务的连续服务。

四、星务主机复位或切机后恢复数据

当主机复位或切机后，星务主机首先通过握手信号告诉内务下位机，同时通过内务下位机回复的握手数据内容获得程控数据现存条数和程控数据块起点位置。

如图2所示，星务主机根据握手信号获得的程控现存条数，当程控条数为零时，表示没有程控数据，程控不需要恢复。当程控条数大于零时，则判断内务下位机程控现存条数是否大于31条，为了防止每次恢复的程控指令数据过长，当现存程控条数大于31条时，则分多次传输，每次最多传31条。当现存程控条数小于31条时，则回传现存程控条数，回传完则程控恢复任务完成。星务主机每次接收完内务下位机回传的31条程控指令后，更新星务主机程控数据块起点位置和还需回传程控指令条数，然后更新下一次内务下位机需要回传的程控条数和回传程控数据块起点。每次发送给内务下位机的内容如表1所示。

表1星务主机发给内务下位机的内容

内务下位机收到如上述内容后，从程控缓冲区根据回传程控数据块起点Return_Prog_index获得需要回传程控数据的起点位置，然后内务下位机再根据回传程控条数Return_prog_num从程控区回传起点位置获得需要回传的程控数据块。在回传给星务主机时，内务下位机根据程控区条数，计算出有效数据区的数据长度(每条程控由4个字节时间和四个字节指令码组成，因此包括累加和和长度，应该为YY^＊8+2，YY为程控条数)，因此内务下位机回传的程控数据如表2所示：

表2内务下位机回传程控各数据字节定义表

五、内务下位机故障恢复后的数据恢复

当内务下位机出现故障时，星务主机根据自身程控数据条数和程控数据块起点的位置，将星务主机的程控分块传输给内务下位机，确保内务下位机出现故障后，还能保存星务主机的程控数据。

如图3所示，星务主机根据自身程控条数，当星务主机程控为零时，代表没有程控数据，不需要恢复程控给内务下位机，任务结束。当星务主机程控大于零时，为了防止每次恢复的程控指令数据过长，判断需回传程控条数是否大于31条，当需回传程控条数小于31条时，回传需程控条数，回传完后结束任务。当需回传程控条数大于31条时，则分多次传输，每次最多传31条，其中回传内容包括程控区数据和程控数据块位置，回传格式见表3所示。同时每回传完31条程控指令后，星务主机更新回传程控数据块起点位置和还需回传程控条数。

表3星务主机传送给内务下位机的数据内容

内务下位机收到星务主机回传程控后，根据获得的星务主机传送的程控区数据块位置，将程控数据放置到内务下位机的程控缓冲区。

六、地面注入程控数据

地面注入程控数据，当星务主机正常工作时，星务主机将地面注入的程控数据块原封不动的转发到内务下位机；当星务主机故障时，内务下位机直接接收地面注入的程控数据。星务主机和内务下位机根据程控特点进行排序插入到相应的程控去。

存储在程控缓冲区中的程控指令时间按由小到大排序；当有程控数据块上注时，检查上注数据块中时间的顺序，上注数据块中多条程控指令的时间顺序必须从小到大，否则认为本包程控指令块错误；当上注单条程序指令时，按照主机程控区中原有程控指令的时间顺序，插入合适的位置，如果程序区中没有指令，则从程控缓冲区首字节开始存放该条指令；当上注的数据块包含多条程控指令数据块时，进行时间插入排序的要求如表4所示。

表4程控指令上注要求

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims

1.一种基于代理机制的卫星任务连续服务方法，其特征在于步骤如下：

(8)重复步骤(3)～(7)，实现卫星任务的连续服务。