CN104732156B - 一种对航天器空间交会对接软件重要数据进行保护的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种对航天器空间交会对接软件重要数据进行保护的方法，包括步骤：计算本周期的差分GPS滤波数据；对本周期差分GPS滤波数据进行浮点数据异常检查；判断浮点数据异常检查的结果，若经过检查无数据异常，将本周期输出的差分GPS滤波数据备份到专用备份数据区中，否则使用专用备份数据区中的对应的备份数据，恢复当前的差分GPS滤波数据；根据数据异常检查的定位标记，确定出现数据异常的位置，并通过遥测下传，供地面人员进行分析。本发明大大地提升了软件运行的安全性和可靠性，保证整个交会对接任务的顺利完成。

Description

一种对航天器空间交会对接软件重要数据进行保护的方法
技术领域
本发明涉及一种对航天器空间交会对接软件重要数据进行保护的方法，可以用于星载计算机软件的迭代递推过程中的重要数据保护，属于星载计算机技术领域。
背景技术
空间交会对接活动，技术难度大，可靠性、安全性要求高，其中交会对接制导与导航控制作为GNC分系统的重要组成部分对对接的成功具有决定性作用。为了完成交会对接任务，软件与多种相对导航敏感器进行通讯，来实时采集相对导航数据，然后通过迭代递推计算，推算出飞船在交会对接坐标系中的相对位置和相对姿态。由于软件中的上述相对导航信息处理采用了迭代递推的计算方式，因此对每次递推计算后产生的数据结果进行保护是非常重要的，甚至影响到整个交会对接任务的成败。
目前常用的星载嵌入式软件常用的浮点数据异常保护方法包括计算机复位、切机等，但是这些处理必然影响系统运行的连续性。
发明内容
本发明的技术解决问题是：针对现有技术的不足，提供了一种对航天器空间交会对接软件重要数据进行保护的方法，大大地提升了软件运行的安全性和可靠性，保证整个交会对接任务的顺利完成。
本发明的技术解决方案是：
一种对航天器空间交会对接软件重要数据进行保护的方法，包括步骤如下：
(1)利用上周期输出的差分GPS滤波数据以及本周期加速度计输出的加速度值进行计算，得到本周期的差分GPS滤波数据；
(2)对本周期递推计算后产生的差分GPS滤波数据进行浮点数据异常检查，检查该递推数据的计算是否出现计算精度错误、上溢错误、下溢错误、除零错误、非规格化操作数错误、非法操作错误、数据范围超限，并进入步骤(3)；所述数据范围超限的数据取值范围满足交会对接功能对数据范围的要求；
(3)判断浮点数据异常检查的结果，若经过检查无数据异常，则进入步骤(4)，否则对出现异常地方进行定位标记，并进入步骤(5)；
(4)将本周期输出的差分GPS滤波数据备份到专用备份数据区中，以便于出现异常时进行数据恢复操作，并进入步骤(7)；
(5)使用专用备份数据区中的对应的备份数据，恢复当前的差分GPS滤波数据，并进入步骤(6)；
(6)根据数据异常检查的定位标记，确定出现数据异常的位置，并通过遥测下传，供地面人员进行分析，并进入步骤(7)；
(7)完成对差分GPS滤波数据的保护处理。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)现有技术在在交会对接过程中，发生复位或切机，可能导致整个交会对接任务的失败；而本发明的处理方式既可以对重要数据进行保护，又可以确保整个系统连续的运行不受影响，有效解决了对交会对接过程重要数据的保护问题。该方法可以广泛适用于后续的空间站交会对接控制软件。
(2)本发明可对交会对接过程中使用迭代计算方式的差分GPS滤波数据等相对导航数据进行错误检查，同时具有数据备份和数据恢复的能力，与现有技术相比，本发明能够对数据迭代计算的结果进行保护，实现实时、快速的备份和恢复，满足神舟飞船交会对接任务的自主控制要求，保证了系统运行的可靠性和安全性。
(3)本发明由于在每次迭代递推计算后立刻进行数据备份和恢复，不会对本周期后续的计算产生影响，也不会对下周期的迭代递推产生影响。因此该方法具有实时性，保证了整个嵌入式系统正常运行的连续性。
(4)与传统的浮点数据保护方法相比，本发明具有检查浮点异常类型全面、处理操作简单，占用时间空间资源少等优势，可广泛使用于嵌入式软件的开发。
附图说明
图1为本发明流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的工作过程和工作原理做进一步解释。
为了提高软件的可靠性和安全性，必须对交会对接自主控制过程中的差分GPS滤波数据等相对导航数据计算结果设计数据保护，浮点数据异常检查，并在数据异常时，具备数据恢复的能力。本发明的重要数据数据保护方法，通过每个定时周期对递推计算后产生的相对导航计算结果进行浮点数据异常检查，判断递推计算的数据结果是否出现上溢、下溢、除零、非规格化数等数据异常状态，若数据错误检查无异常则对通过检查的计算结果进行相应的数据备份；若数据错误检查出现异常时则进行数据恢复。本方法能够实现实时、快速的备份和恢复，并对异常位置进行定位，适用于今后其它星载计算机软件的迭代递推过程中的重要数据保护工作，具有较好的应用前景。
如图1所示，一种对航天器空间交会对接软件重要数据进行保护的方法，包括步骤如下：
(1)利用上周期输出的差分GPS滤波数据以及本周期加速度计输出的加速度值进行计算，得到本周期的差分GPS滤波数据；计算的具体方法：在上周期GPS位置速度滤波数据的基础上，根据本周期加速度计的输出值加速度值，进行卡尔曼滤波计算，得到本周期的差分GPS位置滤波数据
(2)对本周期递推计算后产生的差分GPS滤波数据进行浮点数据异常检查，检查该递推数据的计算是否出现计算精度错误、上溢错误、下溢错误、除零错误、非规格化操作数错误、非法操作错误、数据范围超限，并进入步骤(3)；所述数据范围超限的数据取值范围满足交会对接功能对数据范围的要求；
(3)判断浮点数据异常检查的结果，若经过检查无数据异常，则进入步骤(4)，否则对出现异常地方进行定位标记，并进入步骤(5)；
(4)将本周期输出的差分GPS滤波数据备份到专用备份数据区中，以便于出现异常时进行数据恢复操作，并进入步骤(7)；
(5)使用专用备份数据区中的对应的备份数据，恢复当前的差分GPS滤波数据，并进入步骤(6)；保证本周期后续计算的正确性，另外也可保证下周期的迭代递推的输入值能够恢复正常；
(6)根据数据异常检查的定位标记，确定出现数据异常的位置，并通过遥测下传，供地面人员进行分析，并进入步骤(7)；
(7)完成对差分GPS滤波数据的保护处理。
下面以一个具体实施例对本发明的工作过程和工作原理做进一步解释：
(1)飞船接收地面遥控指令后，从距离目标70公里处启动交会对接过程。当接近到距离目标点5公里左右时，滤波前的差分GPS平移方向距离导航值GPSRVDX约为5018米。
(2)若本周期滤波计算正常，经过滤波处理后的差分GPS平移距离导航值GPSRVDX约为5012米。将本周期滤波后的计算值GPSRVDX赋值给变量GPSBackupRVDX，完成数据备份。
(3)假设下周期进行差分GPS滤波计算前，内存区发生单粒子翻转，造成参与滤波计算的加速度计数据被打翻成非规格化数，则滤波计算后输出的GPSRVDX也是非规格化数据。
(4)滤波计算后，通过浮点异常检查，软件将自动识别出浮点异常，启动数据恢复。将上周期用于备份的变量GPSBackupRVDX中的值赋给变量GPSRVDX，则GPSRVDX的值将从非规格化数据恢复为5012米。从下周期开始的差分GPS滤波计算也将恢复正常。
(5)在恢复本周期导航滤波数据的同时，软件将标记浮点异常发生的位置并遥测下传。地面人员将会识别出软件在进行差分GPS计算时发生了浮点计算异常，然后通过对相关遥测数据的分析进一步定位出发生浮点异常的原因。
我国某型号卫星控制器首次在星上采用该数据保护方法，经过在轨测试表明，应用了本发明方法后，保护处理效果良好，提高了系统运行的安全性、可靠性，保证了系统在长时间运行状态下的连续性和稳定性。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (1)

1.一种对航天器空间交会对接软件重要数据进行保护的方法，所述航天器空间交会对接软件通过迭代递推计算，推算出飞船在交会对接坐标系中的相对位置和相对姿态，其特征在于步骤如下：
(1)利用上周期输出的差分GPS滤波数据以及本周期加速度计输出的加速度值进行计算，得到本周期的差分GPS滤波数据；
(2)对本周期递推计算后产生的差分GPS滤波数据进行浮点数据异常检查，检查该递推数据的计算是否出现计算精度错误、上溢错误、下溢错误、除零错误、非规格化操作数错误、非法操作错误、数据范围超限，并进入步骤(3)；所述数据范围超限的数据取值范围满足交会对接功能对数据范围的要求；
(3)判断浮点数据异常检查的结果，若经过检查无数据异常，则进入步骤(4)，否则对出现异常地方进行定位标记，并进入步骤(5)；
(4)将本周期输出的差分GPS滤波数据备份到专用备份数据区中，以便于出现异常时进行数据恢复操作，并进入步骤(7)；
(5)使用专用备份数据区中的对应的备份数据，恢复当前的差分GPS滤波数据，并进入步骤(6)；
(6)根据数据异常检查的定位标记，确定出现数据异常的位置，并通过遥测下传，供地面人员进行分析，并进入步骤(7)；
(7)完成对差分GPS滤波数据的保护处理。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0231213A (ja) * 1988-07-21 1990-02-01 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 人工衛星自動捕捉装置
US6882964B2 (en) * 2002-03-06 2005-04-19 California Institute Of Technology High accuracy inertial sensors from inexpensive components
CN101141820A (zh) * 2007-10-22 2008-03-12 中兴通讯股份有限公司 一种3g网卡定位实现方法、装置及系统
CN101256523A (zh) * 2007-02-27 2008-09-03 池勇潮 备份储存装置中数据的方法
CN101271506A (zh) * 2008-05-04 2008-09-24 北京深思洛克数据保护中心 一种在双机热备环境中使用软件保护装置的方法
CN101656627A (zh) * 2009-09-23 2010-02-24 福建星网锐捷网络有限公司 一种主程序还原的方法、装置及网络设备
CN102222194A (zh) * 2011-07-14 2011-10-19 哈尔滨工业大学 Linux主机计算环境安全保护的模块及方法
CN102799931A (zh) * 2011-11-29 2012-11-28 深圳中科讯联科技有限公司 射频智能卡保护数据的方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0231213A (ja) * 1988-07-21 1990-02-01 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 人工衛星自動捕捉装置
US6882964B2 (en) * 2002-03-06 2005-04-19 California Institute Of Technology High accuracy inertial sensors from inexpensive components
CN101256523A (zh) * 2007-02-27 2008-09-03 池勇潮 备份储存装置中数据的方法
CN101141820A (zh) * 2007-10-22 2008-03-12 中兴通讯股份有限公司 一种3g网卡定位实现方法、装置及系统
CN101271506A (zh) * 2008-05-04 2008-09-24 北京深思洛克数据保护中心 一种在双机热备环境中使用软件保护装置的方法
CN101656627A (zh) * 2009-09-23 2010-02-24 福建星网锐捷网络有限公司 一种主程序还原的方法、装置及网络设备
CN102222194A (zh) * 2011-07-14 2011-10-19 哈尔滨工业大学 Linux主机计算环境安全保护的模块及方法
CN102799931A (zh) * 2011-11-29 2012-11-28 深圳中科讯联科技有限公司 射频智能卡保护数据的方法

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