CN109739693A - 货运飞船对接机构仲裁表决系统及其表决方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种货运飞船对接机构仲裁表决系统及其表决方法，所述表决方法包含：对输入的OC门指令进行滤波得到三个有效切机指令数据C_A、C_B和C_C，判断三个所述有效切机指令数据C_A、C_B、C_C中是否有高电平有效的切机指令数据，若是，则将该切机指令数据对应机数据：第一机数据D_A或第二机数据D_B或第三机数据D_C进行正、反极性输出获得数据D和若否，则根据所述第一机数据D_A、第二机数据D_B、第三机数据D_C按照三取二仲裁表决原则进行表决获得表决数据D₂并将其进行正、反极性输出获得数据D和本发明提高了太空环境/各种带电粒子效应下货运飞船对接机构电子控制系统的可靠性。

Description

货运飞船对接机构仲裁表决系统及其表决方法

技术领域

本发明涉及航天器在轨运行控制领域，特别涉及一种货运飞船对接机构仲裁表决系统及其表决方法。

背景技术

货运飞船由于工作在复杂太空环境下，存在各种带电粒子干扰电子产品工作，从而对货运飞船对接机构电子控制系统可靠性带来隐患。而现有的仲裁表决算法只涉及单纯三取二表决，无法在有外部指令输入模式下进行响应数据的选择，尤其没有对输出数据进行同源正、反极性输出。

发明内容

本发明的目的是提供一种货运飞船对接机构仲裁表决系统及其表决方法，实现提高太空环境各种带电粒子效应下货运飞船对接机构电子控制系统的可靠性，对三机CPU数据采取仲裁表决方式进行仲裁表决输出的目的。

为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种货运飞船对接机构仲裁表决系统，包含：

第一CPU数据模块、第二CPU数据模块和第三CPU数据模块、数据接收模块、OC门指令滤波模块、切机判断模块、切机输出模块、三取二表决模块以及数据选择与极性处理模块；

所述第一CPU数据模块生成第一机数据D_A，第二CPU数据模块生成第二机数据D_B，第三CPU数据模块生成第三机数据D_C；

所述第一CPU数据模块、第二CPU数据模块和第三CPU数据模块分别与所述数据接收模块输入端连接，并向其发送第一机数据D_A、第二机数据D_B和第三机数据D_C；

所述数据接收模块的输出端和OC门指令滤波模块分别与所述切机判断模块的输入端连接，所述数据接收模块接收、存储并向所述切机判断模块发送所述第一机数据D_A、第二机数据D_B和第三机数据D_C；

所述OC门指令滤波模块用于对输入的OC门指令进行滤波得到三个有效切机指令数据C_A、C_B和C_C，并将三个所述有效切机指令数据C_A、C_B和C_C向所述切机判断模块发送；

所述切机判断模块的输出端分别与所述切机输出模块和三取二表决模块的输入端连接，所述切机判断模块用于判断接收到的三个所述有效切机指令数据C_A、C_B和C_C中是否为高电平有效的有效切机指令数据，若是，则将所述第一机数据D_A、第二机数据D_B、第三机数据D_C和所述有效切机指令数据C_A、C_B、C_C发送给所述切机输出模块；

若否，则将所述第一机数据D_A、第二机数据D_B、第三机数据D_C发送至所述三取二表决模块；

所述切机输出模块和三取二表决模块的输出端分别与所述数据选择与极性处理模块输入端连接。

所述切机输出模块其接收到的有效切机指令数据以及该有效切机指令数据对应的切机数据发送给所述数据选择与极性处理模块。

所述三取二表决模块根据所述第一切机数据D_A、第二切机数据D_B和第三切机数据D_C获得三取二有效切机数据并将其发送至所述数据选择与极性处理模块。

所述数据选择与极性处理模块识别是否切机，若切机，则将所述切机输出模块输出的切机数据进行正、反极性输出；若不切机，则将所述三取二表决模块输出的三取二有效切机数据进行正、反极性输出。

进一步的，所述OC门指令为80ms负脉冲形式OC门指令。

进一步的，所述OC门指令滤波模块根据如下公式对所述80ms负脉冲形式OC门指令进行滤波，

其中，D₁、D₂、D₃、D₄为每隔10ms采集到的4次OC指令值，C包括C_A、C_B和C_C表示有效切机指令数据。

进一步的，所述有效切机指令数据通过如下公式进行计算：

其中，D_1A～D_4A、D_1B～D_4B、D_1C～D_4C分别为每隔10ms采集到的4次OC指令值。

进一步的，所述三取二表决模块根据如下三取二表决公式获得三取二有效切机数据：

D₂＝(D_A·D_B)+(D_A·D_C)+(D_B·D_C)

其中，D₂为三取二有效切机数据。

进一步的，所述数据选择与极性处理模块在进行识别是否切机步骤之前，还需根据其接收到的控制模式切换指令判断是否切换控制模式，如果控制模式切换指令有效则表示控制模式切换有效，则正、反向控制信号均输出无效形式D＝D₀或其中D₀是指控制信号的无效状态，如果控制模式切换指令无效则表示控制模式切换无效，则执行识别是否切机步骤。

进一步的，所述是否切机步骤进一步包括：如果控制模式切换指令C₀无效则再根据有效切机指令数据C_A、C_B、C_C识别是否切机，如果切机则输出有效切机指令数据C_A、C_B、C_C所表示的所切机数据D_A或D_B或D_C，如果不切机则输出D₂，所述数据选择与极性处理模块同时在输出D_A或D_B或D_C或D₂或D₀时采用如下公式进行进行正、反极性输出：

D＝D_A或D_B或D_C或D₂或D₀

或或或或

另一方面，一种基于上文所述的货运飞船对接机构仲裁表决系统的表决方法，包含以下过程：对输入的OC门指令进行滤波得到三个有效切机指令数据C_A、C_B和C_C，判断三个所述有效切机指令数据C_A、C_B和C_C中是否具有高电平有效的有效切机指令数据，若是，则对应的将该有效切机指令数据以及该有效切机指令数据对应的切机数据进行正、反极性输出；若否，则根据所述第一切机数据D_A、第二切机数据D_B和第三切机数据D_C获得三取二有效切机数据并将其进行正、反极性输出。

进一步的，将同源的D_A或D_B或D_C或D₂或D₀信号进行正、反极性输出。

进一步的，当发生故障时，根据有效切机指令数据C_A、C_B、C_C代表的切机指令将三机仲裁表决输出降级为单机模式输出，屏蔽掉故障机数据；当未发生故障时，可按照正常三取二仲裁表决模式进行正常仲裁表决输出。

本发明具有以下技术效果：

本发明涉及货运飞船对接机构仲裁表决系统及其表决方法，不仅能够正常进行三取二表决输出，还能在一机或者二机甚至三机均故障模式下进行数据仲裁表决，确保在复杂的空间环境下货运飞船对接机构的可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种货运飞船对接机构仲裁表决系统的数据流向示意图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

如图1所示，本实施例提供的一种货运飞船对接机构仲裁表决系统，包含：三个CPU数据模块(三机CPU数据模块)10、数据接收模块20、OC门指令滤波模块30、切机判断模块40、切机输出模块50、三取二表决模块60以及数据选择与极性处理模块70。

其中，第一CPU数据模块100、第二CPU数据模块101和第三CPU数据模块102与所述数据接收模块20输入端连接，所述第一CPU数据模块100产生第一机数据D_A，第二CPU数据模块101产生第二机数据D_B，以及第三CPU数据模块102产生第三切数据D_C并同步通过内部通讯协议向所述数据接收模块20发送；所述数据接收模块20用于接收并存储所述第一机数据D_A第二机数据D_B和第三切数据D_C。

所述数据接收模块20和OC门指令滤波模块30与所述切机判断模块40连接；所述数据接收模块20通过内部通讯协议向所述切机判断模块40发送所述第一机数据D_A、第二机数据D_B和第三机数据D_C。

所述OC门指令滤波模块30用于对输入的80ms负脉冲形式OC门指令进行滤波得到三个有效切机指令数据C_A、C_B和C_C并向所述切机判断模块40发送。

具体的，所述OC门指令滤波模块30根据如下过程对所述80ms负脉冲形式OC门指令进行滤波，

每10ms采集1次指令，4次中有3次有效则认为指令有效。算法按照公式1进行：

其中，D_1A～D_4A、D_1B～D_4B、D_1C～D_4C分别为每隔10ms采集到的4次OC指令值，C_A、C_B、C_C为按照公式1进行四取三指令滤波后大于30ms就响应切机指令的三条有效切机指令数据。

所述切机判断模块40判断接收到的三个所述有效切机指令数据C_A、C_B和C_C是否为高电平有效；

具体的,切机判断模块40识别到有效切机指令数据C_A、C_B和C_C三个数据中任意一个或其组合是有效的后，则将所述有效切机指令数据C_A、C_B和C_C及第一机数据D_A、第二机数据D_B和第三机数据D_C送给切机输出模块50。切机判断模块40识别有效切机指令数据C_A、C_B、C_C三个数据均无效则其输出切机数据D_A、D_B、D_C给三取二表决模块60。

所述切机输出模块50和三取二表决模块60分别与所述切机判断模块40连接，若所述切机判断模块40的判断结果为进行切机，则所述切机判断模块40将第一机数据D_A、第二机数据D_B和第三机数据D_C向所述切机输出模块50发送；若所述切机判断模块40的判断结果为不进行切机则将所述第一机数据D_A第二机数据D_B和第三机数据D_C发送给所述三取二表决模块60。

所述切机输出模块50和所述数据选择与极性处理模块70连接，将有效切机指令数据和指令数据所切机数据发送给所述数据选择与极性处理模块70。

所述三取二表决模块60对所述第一切机数据D_A第二切机数据D_B和第三切机数据D_C进行三取二表决处理，得到仲裁表决后三取二有效切机数据D₂。具体的，三取二表决处理采用如下公式进行表决处理：

D₂＝(D_A·D_B)+(D_A·D_C)+(D_B·D_C) (2)

其中，D₂为三取二有效切机数据。

向所述数据选择与极性处理模块70输入控制模式切换指令C₀，所述数据选择与极性处理模块70根据所述控制模式切换指令C₀识别是否切换控制模式，如果控制模式切换指令C₀有效则正、反向控制信号均输出无效形式D＝D₀或其中D₀是指控制信号的无效状态。如果控制模式切换指令C₀无效则再根据有效切机指令数据C_A、C_B、C_C识别是否切机，如果切机则输出有效切机指令数据C_A、C_B、C_C所表示的所切机数据D_A或D_B或D_C。如果不切机则输出D₂，同时在输出D_A或D_B或D_C或D₂或D₀时采用如下公式进行进行正、反极性输出：

D＝D_A或D_B或D_C或D₂或D₀

为了增强输出的可靠性，将同源的D_A或D_B或D_C或D₂或D₀信号进行正、反极性输出，可以防止某一路信号被单粒子打翻或者锁定而影响信号的正确输出。

指令滤波算法可以有效识别10ms以下指令干扰。当发生故障时可在数据选择与极性处理模块70中，根据有效切机指令数据C_A、C_B、C_C代表的切机指令将三机仲裁表决输出降级为单机模式输出，屏蔽掉故障机数据。未发生故障时可按照正常三取二仲裁表决模式进行正常仲裁表决输出。

另一方面，一种基于上文所述的货运飞船对接机构仲裁表决系统的表决方法，包含以下过程：对输入的OC门指令进行滤波得到三个有效切机指令数据C_A、C_B和C_C，判断三个所述有效切机指令数据C_A、C_B和C_C中是否具有高电平有效的有效切机指令数据，若是，则对应的将该有效切机指令数据以及该有效切机指令数据对应的切机数据进行正、反极性输出；若否，则根据所述第一切机数据D_A、第二切机数据D_B和第三切机数据D_C获得三取二有效切机数据并将其进行正、反极性输出。

进一步的，将同源的D_A或D_B或D_C或D₂或D₀信号进行正、反极性输出。

进一步的，当发生故障时，根据有效切机指令数据C_A、C_B、C_C代表的切机指令将三机仲裁表决输出降级为单机模式输出，屏蔽掉故障机数据；当未发生故障时，可按照正常三取二仲裁表决模式进行正常仲裁表决输出。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种货运飞船对接机构仲裁表决系统，其特征在于，包含：

第一CPU数据模块、第二CPU数据模块和第三CPU数据模块、数据接收模块、OC门指令滤波模块、切机判断模块、切机输出模块、三取二表决模块以及数据选择与极性处理模块；

所述第一CPU数据模块生成第一机数据D_A，第二CPU数据模块生成第二机数据D_B，第三CPU数据模块生成第三机数据D_C；

所述第一CPU数据模块、第二CPU数据模块和第三CPU数据模块分别与所述数据接收模块输入端连接，并向其发送第一机数据D_A、第二机数据D_B和第三机数据D_C；

所述数据接收模块的输出端和OC门指令滤波模块分别与所述切机判断模块的输入端连接，所述数据接收模块接收、存储并向所述切机判断模块发送所述第一机数据D_A、第二机数据D_B和第三机数据D_C；

所述OC门指令滤波模块用于对输入的OC门指令进行滤波得到三个有效切机指令数据C_A、C_B和C_C，并将三个所述有效切机指令数据C_A、C_B和C_C向所述切机判断模块发送；

所述切机判断模块的输出端分别与所述切机输出模块和三取二表决模块的输入端连接，

所述切机判断模块用于判断接收到的三个所述有效切机指令数据C_A、C_B和C_C中是否有高电平有效的有效切机指令数据，若是，则将所述第一机数据D_A、第二机数据D_B、第三机数据D_C和所述有效切机指令数据C_A、C_B、C_C发送给所述切机输出模块；

若否，则将所述第一机数据D_A、第二机数据D_B、第三机数据D_C发送至所述三取二表决模块；

所述切机输出模块和三取二表决模块的输出端分别与所述数据选择与极性处理模块输入端连接；

所述切机输出模块将接收到的有效切机指令数据和所切机数据发送给所述数据选择与极性处理模块；

所述三取二表决模块根据所述第一机数据D_A、第二机数据D_B和第三机数据D_C进行三取二仲裁表决后获得表决数据D₂，并将其发送至所述数据选择与极性处理模块；

所述数据选择与极性处理模块识别是否切机，若切机，则将所述切机输出模块输出的所切机数据进行正、反极性输出；若不切机，则将所述三取二表决模块输出的表决数据进行正、反极性输出。

2.如权利要求1所述的货运飞船对接机构仲裁表决系统，其特征在于，所述OC门指令为80ms负脉冲形式OC门指令。

3.如权利要求2所述的货运飞船对接机构仲裁表决系统，其特征在于，

所述OC门指令滤波模块根据如下公式对所述80ms负脉冲形式OC门指令进行滤波，

其中，D₁、D₂、D₃、D₄为每隔10ms采集到的4次OC指令值，C包括C_A、C_B和C_C，表示有效切机指令数据。

4.如权利要求3所述的货运飞船对接机构仲裁表决系统，其特征在于，所述有效切机指令数据通过如下公式进行计算：

其中，D_1A～D_4A、D_1B～D_4B、D_1C～D_4C分别为每隔10ms采集到的4次OC指令值。

5.如权利要求4所述的货运飞船对接机构仲裁表决系统，其特征在于，

所述三取二表决模块根据如下三取二表决公式获得三取二有效切机数据：

D₂＝(D_A·D_B)+(D_A·D_C)+(D_B·D_C)

其中，D₂为三取二有效切机数据。

6.如权利要求5所述的货运飞船对接机构仲裁表决系统，其特征在于，所述数据选择与极性处理模块在进行识别是否切机步骤之前，还需根据其接收到的控制模式切换指令判断是否切换控制模式，如果控制模式切换指令有效，则表示控制模式切换有效，则正、反向控制信号均输出无效形式D＝D₀或其中D₀是指控制信号的无效状态，如果控制模式切换指令无效则表示控制模式切换无效，则执行识别是否切机步骤。

7.如权利要求6所述的货运飞船对接机构仲裁表决系统，其特征在于，所述是否切机步骤进一步包括：如果控制模式切换指令C₀无效则再根据有效切机指令数据C_A、C_B、C_C识别是否切机，如果切机则输出有效切机指令数据C_A、C_B、C_C所表示的所切机数据D_A或D_B或D_C，如果不切机则输出D₂，所述数据选择与极性处理模块同时在输出D_A或D_B或D_C或D₂或D₀时采用如下公式进行进行正、反极性输出：

D＝D_A或D_B或D_C或D₂或D₀

或或或或

8.一种基于如权利要求1～7中任意一项所述的货运飞船对接机构仲裁表决系统的表决方法，其特征在于，包含以下过程：

对输入的OC门指令进行滤波得到三个有效切机指令数据C_A、C_B和C_C，判断三个所述有效切机指令数据C_A、C_B和C_C中是否为高电平有效的有效切机指令数据，若是，则对应的将该有效切机指令数据对应机数据进行正、反极性输出；

若否，则根据所述第一切机数据D_A、第二切机数据D_B和第三切机数据D_C获得三取二表决后有效切机数据并将其进行正、反极性输出。

9.如权利要求8所述的货运飞船对接机构仲裁表决系统的表决方法，其特征在于，将同源的D_A或D_B或D_C或D₂或D₀信号进行正、反极性输出。

10.如权利要求8所述的货运飞船对接机构仲裁表决系统的表决方法，其特征在于，当发生故障时，根据有效切机指令数据C_A、C_B、C_C代表的切机指令将三机仲裁表决输出降级为单机模式输出，屏蔽掉故障机数据；当未发生故障时，可按照正常三取二仲裁表决模式进行正常仲裁表决输出。