CN104691761B - 综合核心处理机多模式混合供电系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种综合核心处理机多模式混合供电系统，系统包括定义三种工作模式的ICP；包括相互切换的关键任务工作模式、正常工作模式和应急工作模式；关键任务工作模式ICP仅实现航电系统关键任务的运行，处理机处于APU供电状态；ICP的关键模块NSM1、NSM2、GPIO1、GPIO2、MMM工作；处理机处于主发供电即正常供电状态；应急工作模式ICP仅实现航电系统关键任务的运行。本发明综合核心处理机多模式混合供电系统及方法，通过ICP动态多模式工作设计来满足系统混合供电方式的需求，使ICP能实时根据飞机供电系统的变化动态调整工作模式，满足飞机系统混合式供电要求和航电系统的关键任务执行适应性。

Description

综合核心处理机多模式混合供电系统及方法
技术领域
本发明属于综合核心处理机体系结构技术领域，尤其是一种综合核心处理机(ICP)多种工作模式与混合供电方式相结合的设计与实现。
背景技术
综合核心处理机是航电任务系统的核心处理平台，承担了传感器信号处理、数据处理与数据融合，完成态势综合、火控、综合导航、攻击、防御、系统健康管理等任务。
由于综合核心处理机为航电所有子系统提供任务处理平台，因此综合核心处理机处理性能高、综合化程度高而且在航电系统中的地位非常重要。为此，飞机为ICP提供了270V和28V混合供电方式确保ICP可靠地工作；其中270V包括飞机主发和辅助发电机(APU)两种供电方式，28V由蓄电池提供。
ICP整机功耗约1700W，正常工作时由飞机主发供电系统提供270V供电。由于飞机供电系统设计复杂，故障率高，因此当飞机主发供电系统故障后，由飞机辅助发电机(APU)提供270V供电，由于ICP功耗高，APU只能分配给ICP 270V 700W的功耗确保航电系统关键任务的执行。当主发和APU的270V均故障后，ICP 270V供电掉电，掉电过程中飞机将提供蓄电池28V给ICP供电1s用于关键数据的保存。
发明内容：
为了解决背景技术中所存在的技术问题，本发明提出了一种综合核心处理机多模式混合供电系统及方法，通过ICP动态多模式工作设计来满足系统混合供电方式的需求，使ICP能实时根据飞机供电系统的变化动态调整工作模式，满足飞机系统混合式供电要求和航电系统的关键任务执行适应性。
本发明的技术解决方案是：综合核心处理机多模式混合供电系统，其特征 在于：所述系统包括定义三种工作模式的ICP；包括相互切换的关键任务工作模式、正常工作模式和应急工作模式；关键任务工作模式ICP仅实现航电系统关键任务的运行，处理机处于APU供电状态；ICP的关键模块NSM1、NSM2、GPIO1、GPIO2、MMM工作；处理机处于主发供电即正常供电状态；应急工作模式ICP仅实现航电系统关键任务的运行。
上述关键任务工作模式包括系统控制、数据/文件管理、网络交换功能；供电电压270VDC，给ICP提供的最大功率是700W供电。
上述正常工作模式下供电电压270VDC，给ICP提供的最大功率是1700W。
上述应急工作模式包括系统控制，数据/文件管理，网络交换功能；供电电压28VDC。
综合核心处理机多模式混合供电方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
1)定义ICP三种工作模式：关键任务工作模式、正常工作模式、应急工作模式；
2)ICP上电/复位后，由于不确定供电方式是主发还是APU，所以先进入这两种供电方式都能承担的工作模式—关键任务工作模式；
3)在关键任务工作模式的状态下，周期对ICP的供电方式进行判断，如果供电方式是APU 270V供电，那么仍保持关键任务工作模式；如果供电方式是主发270V供电，说明飞机可以对ICP提供全状态运行的供电能力，那么ICP系统控制器模块GPIO给电源模块发出命令，电源模块依次给非关键模块加电，所有功能模块加电开始工作，ICP进入正常工作模式；在任何工作模式中发生复位的情况下，ICP进入关键任务工作模式；
4)在正常工作模式的状态下，周期性检测ICP的供电方式，如果供电方式是主发270V供电，那么ICP仍保持正常工作模式；如果供电方式是APU 270V供电，那么ICP系统控制器模块GPIO给电源模块发出命令，电源模块依次给非关键模块下电，ICP进入关键任务工作模式；如果复位发生，那么ICP进入关键 任务工作模式；
5)当270V供电系统故障即270V掉电后，ICP进入应急工作模式的状态下，此时ICP由蓄电池28V供电1s；ICP系统控制器模块GPIO给电源模块发出命令，电源模块依次给非关键模块下电，ICP只保留关键模块进入应急工作模式，保证ICP关键任务完成掉电前的数据保存。
飞机主发和APU采用同一汇流条给ICP混合供电，其间配合ICP电源智能管理实现两种混合供电方式的无缝切换、以及多种工作模式的动态转换。
270V供电正常时，蓄电池28V直流电源的供电开关未使能，由270V供电；270V供电故障时，使能28V直流电源供电输出，实现270V和28V混合电压供电两者之间的无缝切换，保证关键任务数据资源的掉电保存。
本发明的优点：本发明基于ICP关键任务执行的要求以及飞机供电系统的复杂性，提出了多种供电方式混合供电的设计思路，通过构造ICP动态工作模式，以期ICP能实时根据飞机供电系统的变化动态调整工作模式，满足飞机系统的供电要求和航电系统的关键任务执行适应性，从而提高飞机航电系统的可靠性、可用性和安全性。
附图说明
图1是ICP系统多工作模式混合供电方式的状态转换图；
图2是综合核心处理机系统混合供电智能管理示意图；
具体实施方式
ICP系统多模式混合供电设计的技术原理如下：
1.定义ICP三种工作模式，分别为关键任务工作模式、正常工作模式和应急工作模式，这三种工作模式的转换、工作模式和任务分区的映射关系、以及工作模式和混合供电方式的对应关系如图1所示；
2.飞机为ICP提供了270V和28V混合供电方式确保ICP可靠地工作；其中270V包括飞机主发和辅助发电机(APU)两种供电方式，28V由蓄电池提供； ICP整机功耗约1700W，正常工作时由飞机主发供电系统提供270V供电。由于飞机供电系统设计复杂，故障率高，因此当飞机主发供电系统故障后，由飞机辅助发电机(APU)提供270V供电，由于ICP功耗高，APU只能分配给ICP 270V 700W的功耗确保航电系统关键任务的执行。当主发和APU的270V均故障后，ICP 270V供电掉电，掉电过程中飞机将提供蓄电池28V给ICP供电1s用于关键数据的保存；ICP系统混合式供电设计如图2所示。
3.ICP三种工作模式的定义如下：
a)关键任务工作模式：ICP仅实现航电系统关键任务的运行，包括系统控制，数据/文件管理，网络交换功能。处理机处于APU供电状态，供电电压270VDC，给ICP提供的最大功率是700W供电；此时ICP的关键模块(包括NSM1,NSM2,GPIO1,GPIO2,MMM这5个模块)工作，其余模块不供电工作；
b)正常工作模式：ICP处于全状态工作，即所有资源正常工作。处理机处于主发供电即正常供电状态，供电电压270VDC，给ICP提供的最大功率是1700W，所有的模块均加电正常工作；
c)应急工作模式：ICP仅实现航电系统关键任务的运行，包括系统控制，数据/文件管理，网络交换功能。蓄电池供电，系统处于掉电保持状态，供电电压28VDC，给ICP的关键模块(包括NSM1,NSM2,GPIO1,GPIO2,MMM这5个模块)提供520W用于ICP掉电时瞬时使用，供电时间不大于1s；
4.ICP上电/复位后，由于不确定供电方式是主发还是APU，所以先进入这两种供电方式都能承担的工作模式—关键任务工作模式；
5.在关键任务工作模式的状态下，周期对ICP的供电方式进行判断，如果 供电方式是APU 270V供电，那么仍保持关键任务工作模式；如果供电方式是主发270V供电，说明飞机可以对ICP提供全状态运行的供电能力，那么ICP系统控制器模块GPIO给电源模块发出命令，电源模块依次给非关键模块加电，所有功能模块加电开始工作，ICP进入正常工作模式；在任何工作模式中发生复位的情况下，ICP进入关键任务工作模式；
6.在正常工作模式的状态下，周期性检测ICP的供电方式，如果供电方式是主发270V供电，那么ICP仍保持正常工作模式；如果供电方式是APU270V供电，那么ICP系统控制器模块GPIO给电源模块发出命令，电源模块依次给非关键模块下电，ICP进入关键任务工作模式；如果复位发生，那么ICP进入关键任务工作模式；
7.当270V供电系统故障即270V掉电后，ICP进入应急工作模式的状态下，此时ICP由蓄电池28V供电1s。ICP系统控制器模块GPIO给电源模块发出命令，电源模块依次给非关键模块下电，ICP只保留关键模块进入应急工作模式，保证ICP关键任务完成掉电前的数据保存；
8.为了确保ICP供电可靠性，飞机主发和APU采用同一汇流条给ICP混合供电，其间配合ICP电源智能管理可实现两种混合供电方式的无缝切换、以及多种工作模式的动态转换。
9.270V供电正常时，蓄电池28V直流电源的供电开关未使能，由270V供电；270V供电故障时，使能28V直流电源供电输出，实现270V和28V混合电压供电两者之间的无缝切换，保证关键任务数据资源的掉电保存。

Claims (3)

1.综合核心处理机多模式混合供电方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
1)定义ICP三种工作模式：关键任务工作模式、正常工作模式、应急工作模式；
2)ICP上电/复位后，由于不确定供电方式是主发还是APU，所以先进入这两种供电方式都能承担的工作模式—关键任务工作模式；
3)在关键任务工作模式的状态下，周期对ICP的供电方式进行判断，如果供电方式是APU 270V供电，那么仍保持关键任务工作模式；如果供电方式是主发270V供电，说明飞机可以对ICP提供全状态运行的供电能力，那么ICP系统控制器模块GPIO给电源模块发出命令，电源模块依次给非关键模块加电，所有功能模块加电开始工作，ICP进入正常工作模式；在任何工作模式中发生复位的情况下，ICP进入关键任务工作模式；
4)在正常工作模式的状态下，周期性检测ICP的供电方式，如果供电方式是主发270V供电，那么ICP仍保持正常工作模式；如果供电方式是APU 270V供电，那么ICP系统控制器模块GPIO给电源模块发出命令，电源模块依次给非关键模块下电，ICP进入关键任务工作模式；如果复位发生，那么ICP进入关键任务工作模式；
5)当270V供电系统故障即270V掉电后，ICP进入应急工作模式的状态下，此时ICP由蓄电池28V供电1s；ICP系统控制器模块GPIO给电源模块发出命令，电源模块依次给非关键模块下电，ICP只保留关键模块进入应急工作模式，保证ICP关键任务完成掉电前的数据保存。
2.根据权利要求1所述的综合核心处理机多模式混合供电方法，其特征在于：飞机主发和APU采用同一汇流条给ICP混合供电，其间配合ICP电源智能管理实现两种混合供电方式的无缝切换、以及多种工作模式的动态转换。
3.根据权利要求2所述的综合核心处理机多模式混合供电方法，其特征在于：270V供电正常时，蓄电池28V直流电源的供电开关未使能，由270V供电；270V供电故障时，使能28V直流电源供电输出，实现270V和28V混合电压供电两者之间的无缝切换，保证关键任务数据资源的掉电保存。
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