CN104601299B - 一种基于双向确认的数据传输系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于航空航天技术领域，具体公开一种基于双向确认的数据传输系统及方法，该系统由数据发送模块及数据接收回传模块组成，数据发送模块由数据生成模块、数据传输模块、数据传输3遍重传模块及数据比对模块组成，数据接收回传模块由数据接收模块、数据回传3遍重传模块及数据回传模块组成；该方法包括：数据生成模块将生成的数据传输给数据传输模块，数据传输模块与数据发送模块之间数据发送，数据接收回传模块进行数据接收回传，数据比对模块将数据传输模块传输的数据和数据回传模块回传的数据进行比对。本发明能及时容错并重新发起数据传输，保证航天器运行过程中数据传输的连续性和完整性，从而保障航天器运行的持续性、可靠性和安全性。
Description
技术领域
本发明属于航空航天可靠性和数据传输技术领域，特别涉及一种基于双向确认的数据传输系统及方法。
背景技术
随着空间技术的不断发展，航天器的功能和结构越来越复杂，如此庞杂的系统按照设计者预期方式运行的难度越来越大，随着系统功能模块的不断增多，软硬件相互耦合的潜在风险不断增大，因此，各模块之间可靠实时的并行数据传输对航天器可靠运行就显得愈加重要。由于现阶段航天器智能化的要求，系统运行依靠模块之间定时方式或指令-响应方式完成的数据交互，其中数据的传输可靠性和实时性决定系统模块甚至全系统运行的可靠性和安全性。如果数据传输环节出现数据丢失、数据变异或数据延时，轻则中止航天器的一次试验流程，重则影响航天器飞行可靠性和安全性，进而造成大量人力、物力和财力的浪费。因此，为航天器数据的传输建立一条高可靠性数据传输通路，从根本上保障航天器运行可靠性就显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种的适用于航天器模块数据交互过程的基于双向确认的数据传输系统及方法，能够及时容错并重新发起数据传输，保证航天器运行过程中数据传输的连续性和完整性，从而保障航天器运行的持续性、可靠性和安全性。
实现本发明目的的技术方案：一种基于双向确认的数据传输系统，该系统由数据发送模块及数据接收回传模块组成，数据发送模块由数据生成模块、数据传输模块、数据传输3遍重传模块及数据比对模块组成，数据接收回传模块由数据接收模块、数据回传3遍重传模块及数据回传模块组成；数据生成模块生成数据，并将生成的数据传输给数据传输模块；数据传输模块等待接收数据接收模块的数据接收请求，数据接收模块通过数据传输3遍重传模块向数据传输模块发送数据请求；数据传输模块将数据进行封装，并将数据传输到数据接收模块；数据接收模块对数据进行解包处理，并对数据完整性进行判断：若接收数据完整，则由数据回传模块发起数据回传；若接收数据不完整，则数据接收模块向数据发送模块发起第二次数据请求，重新接收数据；数据回传模块将接收完整的数据回传至数据发送模块的数据比对模块；数据比对模块对数据回传模块回传的数据进行解包、存储处理，并将回传数据与数据传输模块发送来的数据进行逐字节比对，比对完成并向数据回传模块发送比对结果；若数据回传模块未收到比对结果，则数据回传模块重新向数据比对模块回传数据。
所述的数据传输3遍重传模块对消息进行最多三次重发，若三次数据传输结束前，接收到数据接收模块的数据接收确认信息，则返回3遍重传成功标志字，则数据传输成功；若三次传输结束均未收到数据接收模块的数据接收确认信息，则返回3遍重传失败标志字，则数据接收模块重新向数据传输模块发送数据请求。
所述的数据回传3遍重传模块对消息进行最多三次重发，若三次回传结束前，接收到比对结果，则返回3遍重传成功标志字，则数据回传成功；若三次回传结束均未收到比对结果，则返回3遍重传失败标志字，则数据回传模块重新向数据比对模块回传数据。
一种基于双向确认的数据传输方法，该方法包括以下步骤：
（1）数据生成模块将生成的数据传输给数据传输模块；
（2）数据传输模块与数据发送模块之间进行数据发送；
（3）数据接收回传模块进行数据接收回传；
（4）数据比对模块将数据传输模块传输的数据和数据回传模块回传的数据进行比对。
所述的步骤（2）中数据发送的具体步骤如下：
（2.1）数据传输模块将数据生成模块传输的数据进行解算，解算完毕进行数据封装
（2.2）数据传输模块等待数据接收模块的数据接收请求
（2.3）数据传输模块接收到数据接收模块的数据接收请求后，发送请求确认信息，并通过数据传输3遍重传模块向数据接收模块发送上述步骤（2.1）中已封装的数据
数据传输模块内向数据接收模块发送请求确认信息，数据传输模块每发送一帧数据，等待数据接收模块返回接收确认信息；若数据传输模块收到确认信息，则发送下一帧数据，直至数据发送完毕；
（2.4）若数据传输3遍重传返回传输失败标志字，则认为数据传输模块与数据接收模块断开链接，终止传输流程；数据传输模块等待重新接收数据接收模块发送的请求信息
（2.5）若数据传输3遍重传返回传输成功标志字且数据传输完毕后，数据传输模块等待数据接收模块原样返回的数据，每接收一帧数据，向数据接收模块发送接收确认信息
（2.5.1）若数据接收模块未收到完整数据，则终止发送流程，等待重新接收数据接收模块发送的数据请求信息；
（2.5.2）若数据接收模块接收完整数据，则通过数据比对模块对数据传输模块发送来的数据和数据回传模块返回的数据进行比对，并数据回传模块发送比对结果。
所述的步骤（3）中数据接收回传的具体步骤如下：
（3.1）数据接收模块通过数据传输3遍重传模块向数据传输模块发送数据请求
（3.1.1）若数据传输3遍重传模块返回传输成功标志字，则开始数据接收模块接收数据传输模块发送来的数据直至接收完毕；
（3.1.2）若数据传输3遍重传模块返回传输失败标志字，则认为数据接收模块与数据传输模块通信中断，终止数据发送流程；
（3.2）数据接收模块接收到格式正确的每一帧数据后立即通过数据回传模块向数据比对模块返回数据接收确认帧，若数据接收模块在数据接收过程中出现数据丢失或格式错误，则停止发送接收确认帧
（3.2.1）若数据回传模块接收到完整数据，按照协议封装数据后以帧为单位通过数据回传3遍重传模块向数据比对模块返回数据；数据回传模块每返回一帧数据，若数据回传3遍重传模块返回传输成功标志字，则发送下一帧直至数据完全返回；若数据回传3遍重传模块返回传输失败标志字，则认为数据回传模块与数据比对模块通信中断，终止数据回传流程；
（3.2.2）若数据回传模块未接收到完整数据，则认为与数据比对模块通信中断，终止数据回传流程；
（3.3）数据回传模块向数据比对模块回传数据完毕后，数据回传模块等待接收数据比对结果信息
（3.3.1）若数据回传模块收到数据比对模块发送的比对结果信息，则返回比对结果确认帧；
（3.3.2）若数据回传模块未收到数据比对模块发送的比对结果，则认为数据回传模块与数据比对模块通信中断，终止数据回传流程。
所述的步骤（4）中数据比对的具体步骤如下：
（4.1）数据比对模块分别打开数据传输模块的数据记录文件和数据回传模块返回的数据记录文件，并分别读取一字节数据；
（4.2）判断读取字节的数据内容是否均为空
（4.2.1）若读取字节的数据内容均为空，表示文件读取完毕，且比对未出现错误，则结束比对流程，返回比对正确消息字；
（4.2.2）若读取字节的数据内容不全为空，判断数据传输模块和数据回传模读取字节的数据内容是否一致；若数据内容一致，则从记录文件中读取下一字节数据，准备比对；若数据内容不一致，表示数据回传过程有误，则结束比对流程，返回比对错误消息字。
本发明的有益技术效果在于：（1）通过本发明提供的适用于航天器模块间数据交互过程的基于双向确认的数据传输系统及方法，数据通过请求-数据传输-确认的流程进行传输，当传输环节出现故障，造成数据的丢失、变异或延时，系统可以对此类故障进行及时处理，根据当前传输状态，重新发起指令或数据的传输，保证数据传输及航天器运行的持续性，避免数据传输过程中的偶发故障引起的试验流程中止或运行故障。（2）当数据传输的发送方或接收方由于通信故障未能在规定时间内收到对方响应时，会及时发起数据重传，避免偶发故障引起的通信中断，从而保证航天器模块间数据传输的持续性和数据完整性。（3）数据接收方在接收完整数据后，将数据依次返回发送方，发送方对返回数据和发送数据进行比对，确保接收方数据准确无误。通过本发明能够显著提高数据传输的可靠性，减少或避免数据传输故障导致的航天器试验或运行中断，进一步提高航天器系统运行的持续性、可靠性和安全性。
附图说明
图1为本发明所提供的一种基于双向确认的数据传输系统的组成图；
图2为本发明所提供的一种基于双向确认的数据传输方法的总流程图；
图3为本发明所提供的数据发送流程图；
图4为本发明所提供的数据接收回传流程图；
图5本发明所提供的数据比对模块流程图；
图6为本发明所提供的3遍重传模块工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种基于双向确认的数据传输系统，该系统由数据发送模块及数据接收回传模块组成。数据发送模块由数据生成模块、数据传输模块、数据传输3遍重传模块及数据比对模块组成；数据接收回传模块由数据接收模块、数据回传3遍重传模块及数据回传模块组成。
数据发送模块的数据生成模块生成数据，并将生成的数据传输给数据传输模块。同时，数据传输模块等待接收数据接收回传模块的数据接收模块的数据接收请求。
数据接收模块通过数据传输3遍重传模块向数据传输模块发送数据请求。数据传输3遍重传模块会对消息进行最多三次重发，若三次数据传输结束前，接收到数据接收模块的数据接收确认信息，则返回3遍重传成功标志字，则数据传输成功；若三次传输结束均未收到数据接收模块的数据接收确认信息，则返回3遍重传失败标志字，则数据接收模块重新向数据传输模块发送数据请求。。
数据传输成功后，即数据传输模块接收到数据接收模块通过数据传输3遍重传模块传输来的数据请求后，数据发送模块的数据传输模块将数据进行封装，并将数据传输到数据接收回传模块的数据接收模块。数据接收模块实时接收数据传输模块发送的数据，数据接收模块对数据进行解包处理，并对数据完整性进行判断：若接收完整，格式正确，则由数据回传模块发起数据回传；若接收不完整或格式有误，则数据接收模块向数据发送模块发起第二次数据请求，准备重新接收数据。
数据回传模块将接收完整、格式正确的数据回传至数据发送模块的数据比对模块，然后等待接收数据比对模块的比对结果，若数据回传模块未收到比对结果，则数据回传模块重新向数据比对模块回传数据。
数据回传模块通过数据回传3遍重传模块与数据比对模块回传数据。数据回传3遍重传模块会对消息进行最多三次重发，若三次回传结束前，接收到比对结果，则返回3遍重传成功标志字，则数据回传成功；若三次回传结束均未收到比对结果，则返回3遍重传失败标志字，则数据回传模块重新向数据比对模块回传数据。
数据发送模块的数据比对模块对数据回传模块回传的数据进行解包、存储处理，并将回传数据与数据传输模块发送来的数据进行逐字节比对，比对完成并向数据回传模块发送比对结果。
如图2所示，一种基于双向确认的数据传输方法，该方法包括以下步骤：
（1）数据生成模块生成数据，并将生成的数据传输给数据传输模块
（2）数据传输模块与数据发送模块之间进行数据发送
如图3所示，数据发送的具体步骤如下：
（2.1）数据传输模块将数据生成模块传输的数据进行解算，解算完毕进行数据封装；
（2.2）数据传输模块等待数据接收模块的数据接收请求；
（2.3）数据传输模块接收到数据接收模块的数据接收请求后，发送请求确认信息，并通过数据传输3遍重传模块向数据接收模块发送上述步骤（2.1）中已封装的数据
数据传输模块在100ms内向数据接收模块发送请求确认信息。数据以帧为单位传输，数据传输模块每发送一帧数据，等待数据接收模块返回接收确认信息；若数据传输模块100ms内收到确认信息，则发送下一帧数据，直至数据发送完毕。其中，数据的帧数根据数据长度确定，每帧的长度不大于1460字节。
（2.4）若数据传输3遍重传返回传输失败标志字，则认为数据传输模块与数据接收模块断开链接，终止传输流程；数据传输模块等待重新接收数据接收模块发送的请求信息。
（2.5）若数据传输3遍重传返回传输成功标志字且数据传输完毕后，数据传输模块等待数据接收模块原样返回的数据，每接收一帧数据，向数据接收模块发送接收确认信息。
（2.5.1）若数据接收模块5s内未收到完整数据，则终止发送流程，等待重新接收数据接收模块发送的数据请求信息。
（2.5.2）若数据接收模块5s内接收完整数据，则通过数据比对模块对数据传输模块发送来的数据和数据回传模块返回的数据进行比对，并数据回传模块发送比对结果。
（3）数据接收回传模块进行数据接收回传
如图4所示，数据接收回传的具体步骤如下：
（3.1）数据接收模块通过数据传输3遍重传模块向数据传输模块发送数据请求
（3.1.1）若数据传输3遍重传模块返回传输成功标志字，则开始数据接收模块接收数据传输模块发送来的数据直至接收完毕；
（3.1.2）若数据传输3遍重传模块返回传输失败标志字，则认为数据接收模块与数据传输模块通信中断，终止数据发送流程；
（3.2）数据接收模块接收到格式正确的每一帧数据后立即通过数据回传模块向数据比对模块返回数据接收确认帧。若数据接收模块在数据接收过程中出现数据丢失或格式错误，则停止发送接收确认帧。
（3.2.1）若数据回传模块5s内接收到完整数据，按照协议封装数据后以帧为单位通过数据回传3遍重传模块向数据比对模块返回数据。数据回传模块每返回一帧数据，若数据回传3遍重传模块返回传输成功标志字，则发送下一帧直至数据完全返回；若数据回传3遍重传模块返回传输失败标志字，则认为数据回传模块与数据比对模块通信中断，终止数据回传流程；
（3.2.2）若数据回传模块5s内未接收到完整数据，则认为与数据比对模块通信中断，终止数据回传流程；
（3.3）数据回传模块向数据比对模块回传数据完毕后，数据回传模块等待接收数据比对结果信息
（3.3.1）若数据回传模块5s内收到数据比对模块发送的比对结果信息，则在100ms内返回比对结果确认帧。
（3.3.2）若数据回传模块5s内未收到数据比对模块发送的比对结果，则认为数据回传模块与数据比对模块通信中断，终止数据回传流程。
（4）数据比对模块将数据传输模块传输的数据和数据回传模块回传的数据进行比对
如图5所示，数据比对模块进行数据比对的具体步骤如下：
（4.1）数据比对模块分别打开数据传输模块的数据记录文件和数据回传模块返回的数据记录文件，并分别读取一字节数据；
（4.2）判断读取字节的数据内容是否均为空
（4.2.1）若读取字节的数据内容均为空，表示文件读取完毕，且比对未出现错误，则结束比对流程，返回比对正确消息字。
（4.2.2）若读取字节的数据内容不全为空，判断数据传输模块和数据回传模读取字节的数据内容是否一致；若数据内容一致，则从记录文件中读取下一字节数据，准备比对；若数据内容不一致，表示数据回传过程有误，则结束比对流程，返回比对错误消息字。
从而完成了双向确认的数据传输过程。
数据传输3遍重传模块和数据回传3遍重传模块的工作流程相同。如图6所示，3遍重传模块的工作流程为：
（1）数据传输模块和数据回传模块通过3遍重传模块进行数据传输时，3遍重传模块第一次进行数据传输，待传输结束后，等待接收方回传数据接收确认信息；若3遍重传模块100ms内收到确认信息，则认为当前数据帧传输成功，结束该帧传输并返回数据传输成功标志字。
（2）若3遍重传模块100ms内未收到确认信息，则认为当前数据帧第一次传输不成功，进行第二次数据传输，待传输结束后，等待接收方回传数据接收确认信息；若3遍重传模块100ms内收到确认信息，则认为当前数据帧传输成功，结束该帧传输并返回数据传输成功标志字。
（3）若3遍重传模块100ms内未收到确认信息，则认为当前数据帧第二次传输不成功，进行第三次数据传输，待传输结束后，等待接收方回传数据接收确认信息；若3遍重传模块100ms内收到确认信息，则认为当前数据帧传输成功，结束该帧传输并返回数据传输成功标志字。
（4）若3遍重传模块100ms内未收到确认信息，则认为本次3遍重传失败，终止该帧传输并返回数据传输失败标志字。
上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。
Claims (5)
1.一种基于双向确认的数据传输系统，其特征在于：该系统由数据发送模块及数据接收回传模块组成，数据发送模块由数据生成模块、数据传输模块、数据传输3遍重传模块及数据比对模块组成，数据接收回传模块由数据接收模块、数据回传3遍重传模块及数据回传模块组成；数据生成模块生成数据，并将生成的数据传输给数据传输模块；数据传输模块等待接收数据接收模块的数据接收请求，数据接收模块通过数据传输3遍重传模块向数据传输模块发送数据请求；数据传输模块将数据进行封装，并将数据传输到数据接收模块；数据接收模块对数据进行解包处理，并对数据完整性进行判断：若接收数据完整，则由数据回传模块发起数据回传；若接收数据不完整，则数据接收模块向数据发送模块发起第二次数据请求，重新接收数据；数据回传模块将接收完整的数据回传至数据发送模块的数据比对模块；数据比对模块对数据回传模块回传的数据进行解包、存储处理，并将回传数据与数据传输模块发送来的数据进行逐字节比对，比对完成并向数据回传模块发送比对结果；若数据回传模块未收到比对结果，则数据回传模块重新向数据比对模块回传数据；若数据回传模块5s内接收到完整数据，按照协议封装数据后以帧为单位通过数据回传3遍重传模块向数据比对模块返回数据，数据回传模块每返回一帧数据，若数据回传3遍重传模块返回传输成功标志字，则发送下一帧直至数据完全返回；若数据回传3遍重传模块返回传输失败标志字，则认为数据回传模块与数据比对模块通信中断，终止数据回传流程。
2.根据权利要求1所述的一种基于双向确认的数据传输系统，其特征在于：所述的数据传输3遍重传模块对消息进行最多三次重发，若三次数据传输结束前，接收到数据接收模块的数据接收确认信息，则返回3遍重传成功标志字，则数据传输成功；若三次传输结束均未收到数据接收模块的数据接收确认信息，则返回3遍重传失败标志字，则数据接收模块重新向数据传输模块发送数据请求。
3.一种基于双向确认的数据传输方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
(1)数据生成模块将生成的数据传输给数据传输模块；
(2)数据传输模块与数据发送模块之间进行数据发送；
所述的步骤(2)中数据发送的具体步骤如下：
(2.1)数据传输模块将数据生成模块传输的数据进行解算，解算完毕进行数据封装；
(2.2)数据传输模块等待数据接收模块的数据接收请求；
(2.3)数据传输模块接收到数据接收模块的数据接收请求后，发送请求确认信息，并通过数据传输3遍重传模块向数据接收模块发送上述步骤(2.1)中已封装的数据；
数据传输模块内向数据接收模块发送请求确认信息，数据传输模块每发送一帧数据，等待数据接收模块返回接收确认信息；若数据传输模块收到确认信息，则发送下一帧数据，直至数据发送完毕；
(2.4)若数据传输3遍重传返回传输失败标志字，则认为数据传输模块与数据接收模块断开链接，终止传输流程；数据传输模块等待重新接收数据接收模块发送的请求信息；
(2.5)若数据传输3遍重传返回传输成功标志字且数据传输完毕后，数据传输模块等待数据接收模块原样返回的数据，每接收一帧数据，向数据接收模块发送接收确认信息；
(2.5.1)若数据接收模块未收到完整数据，则终止发送流程，等待重新接收数据接收模块发送的数据请求信息；
(2.5.2)若数据接收模块接收完整数据，则通过数据比对模块对数据传输模块发送来的数据和数据回传模块返回的数据进行比对，并数据回传模块发送比对结果；
(3)数据接收回传模块进行数据接收回传；
(4)数据比对模块将数据传输模块传输的数据和数据回传模块回传的数据进行比对。
4.根据权利要求3所述的一种基于双向确认的数据传输方法，其特征在于：所述的步骤(3)中数据接收回传的具体步骤如下：
(3.1)数据接收模块通过数据传输3遍重传模块向数据传输模块发送数据请求；
(3.1.1)若数据传输3遍重传模块返回传输成功标志字，则开始数据接收模块接收数据传输模块发送来的数据直至接收完毕；
(3.1.2)若数据传输3遍重传模块返回传输失败标志字，则认为数据接收模块与数据传输模块通信中断，终止数据发送流程；
(3.2)数据接收模块接收到格式正确的每一帧数据后立即通过数据回传模块向数据比对模块返回数据接收确认帧，若数据接收模块在数据接收过程中出现数据丢失或格式错误，则停止发送接收确认帧；
(3.2.1)若数据回传模块接收到完整数据，按照协议封装数据后以帧为单位通过数据回传3遍重传模块向数据比对模块返回数据；数据回传模块每返回一帧数据，若数据回传3遍重传模块返回传输成功标志字，则发送下一帧直至数据完全返回；若数据回传3遍重传模块返回传输失败标志字，则认为数据回传模块与数据比对模块通信中断，终止数据回传流程；
(3.2.2)若数据回传模块未接收到完整数据，则认为与数据比对模块通信中断，终止数据回传流程；
(3.3)数据回传模块向数据比对模块回传数据完毕后，数据回传模块等待接收数据比对结果信息；
(3.3.1)若数据回传模块收到数据比对模块发送的比对结果信息，则返回比对结果确认帧；
(3.3.2)若数据回传模块未收到数据比对模块发送的比对结果，则认为数据回传模块与数据比对模块通信中断，终止数据回传流程。
5.根据权利要求4所述的一种基于双向确认的数据传输方法，其特征在于：所述的步骤(4)中数据比对的具体步骤如下：
(4.1)数据比对模块分别打开数据传输模块的数据记录文件和数据回传模块返回的数据记录文件，并分别读取一字节数据；
(4.2)判断读取字节的数据内容是否均为空
(4.2.1)若读取字节的数据内容均为空，表示文件读取完毕，且比对未出现错误，则结束比对流程，返回比对正确消息字；
(4.2.2)若读取字节的数据内容不全为空，判断数据传输模块和数据回传模读取字节的数据内容是否一致；若数据内容一致，则从记录文件中读取下一字节数据，准备比对；若数据内容不一致，表示数据回传过程有误，则结束比对流程，返回比对错误消息字。
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