CN110427283B - 一种双余度的燃油管理计算机系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双余度的燃油管理计算机系统，包括管理模块A、管理模块B、接口模块A、接口模块B；定义相同功能的两个板卡的组合称之为模块组，相同功能板卡彼此之间称对方为对等模块；每个模块组内的两个相同板卡采用主从模式，定义主状态板卡和从状态板卡，只有处于主状态的板卡才能进行数据输出，主状态板卡和从状态板卡之间通过心跳线和RS422总线进行工作状态判断和信息交换；管理模块组与接口模块组之间通过RS422总线进行工作状态判断和信息交换。本发明能够大大提高产品的可靠性、安全性。当系统处于正常工作时，备份板卡能够起到监控作用，提高系统检测故障的能力。

Description

一种双余度的燃油管理计算机系统
技术领域
本发明属于航空电子技术领域，具体涉及一种双余度的燃油管理计算机系统。
背景技术
机载燃油管理计算机主要完成对机上燃油的测量、传输与加/放油控制等功能，是飞机燃油系统的核心。随着航空技术的不断发展，燃油管理计算机功能日趋增强，其重要性日益突出，但其设计复杂度也随之大大提高。为了保障飞行安全和飞行任务的完成，必须增强燃油管理计算机的可靠性和执行任务过程中的安全性。
双余度技术，即采用两个相同模块执行相同的任务，提供相同的服务，当其中一个模块出现故障时；另一模块能够承担起相同的任务以保证系统持续运行。这种技术大大提高了系统的可靠性与安全性，但现有的机载设备中，通常由两台计算机互为备份实现双余度技术，其体积较大、生产成本高。
发明内容
本发明提供一种双余度的燃油管理计算机系统，在一台计算机内实现部分关键板卡互为备份，目的是减小产品体积、降低生产成本、提高产品的可靠性与安全性。
本发明采用以下技术方案：一种双余度的燃油管理计算机系统：
(1)燃油管理计算机系统包括管理模块A、管理模块B、接口模块A、接口模块B；
(2)定义相同功能的两个板卡的组合称之为模块组，即管理模块A和管理模块B作为一个管理模块组，接口模块A和接口模块B作为一个接口模块组，相同功能板卡彼此之间称对方为对等模块；
(3)每个模块组内的两个相同板卡采用主从模式，定义主状态板卡和从状态板卡，只有处于主状态的板卡才能进行数据输出，主状态板卡和从状态板卡之间通过心跳线判断对等板卡是否正常活动，和总线进行工作状态判断和信息交换，其中通过心跳线，通过RS422总线周期性通信接收对等模块状态字并发送自身状态字，综合心跳线和状态数据信息，判断出当前板卡和对等模块的状态，如果处于主状态的模块板卡失效则切换工作状态。主状态板卡切换工作状态时应首先置于从状态然后发送命令道对等模块使其置于主状态，此方式用于避免“双主”冲突；
(4)管理模块组与接口模块组之间通过RS422总线进行周期通信发送自身状态接收对应的其他功能模块组的状态信息，综合状态信息数据判断系统状态，在需要切换工作时通过发送切换命令。
优选地，模块组内各板卡之间通过自动检测状态的形式进行工作状态的切换，具体为：
(1)初始化时，各板卡根据母板上的槽位接口，判断自身所处的位置，确定自身的初始状态；
(2)对等模块之间通过心跳线并结合周期通信数据判断对等模块是否工作正常，如果工作不正常，则处于主状态的板卡首先改变为从状态，之后从状态板卡才可切换至主状态。
优选地，管理模块组与接口模块组之间采用自动检测状态的形式进行工作状态的切换，通过RS422总线进行周期通信发送自身状态字，并接收对方的状态字，根据通信数据判断对方工作状态，在需要切换工作时，通过向对方模块发送命令的方式进行切换。
优选地，外部设备对管理模块组以命令的形式进行工作状态的切换。目的是通过外部设备向其输入命令来切换主状态板卡和从状态板卡的工作状态，进而检测主状态板卡和从状态板卡是否均可正常工作。
本发明的技术效果：本发明设计的双余度燃油管理计算机系统，是在一台计算机内部分关键板卡互为备份的，以保障系统能够长期持久稳定运行。当系统正常工作时，互为备份的两块板卡通过总线相互监控，提高了产品的状态检测能力；当主状态板卡故障时，备份板卡能够通过心跳线检测，迅速切换工作状态，保障系统持续正常工作；与传统的双机备份方式相比，由于只采用一台计算机，因此体积更小、生产成本更低；多型关键板卡的备份使得产品有多种重构方式；由于采用硬件心跳线检测的方式，且是在计算机内部完成状态切换，因此响应更快。
附图说明
图1是本发明双余度的燃油管理计算机系统结构框图。
图2是模块组内运行状态转移图。
图3是心跳线检测实现流程图。
图4是RS422总线通信检测实现流程图。
图5是切换工作状态功能实现流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本专利做详细说明：
图1是双余度的燃油管理计算机系统的结构框图，该系统中含有管理模块A、管理模块B、接口模块A、接口模块B等板卡。各板卡之间通过RS422总线通信，同时对等模块之间相互检测对方的心跳线。
对等模块之间采用主从模式，处于主状态的板卡正常采集并输出，处于从状态的板卡正常采集和计算但不输出。软件在初始化时，通过母板上的槽位接口判断自身板卡所处的位置，将管理模块A、接口模块A置于主状态，而管理模块B、接口模块B置于从状态。
图2表示一组模块工作过程中的状态转移关系。其中大写字母表示处于主状态，小写字母表示处于从状态，′表示处于故障状态。如A表示模块A处于主状态且无故障，b′表示模块B处于从状态并有故障，虚线框内的状态为中间状态。在检测到到故障时，板卡之间自动切换工作状态，检测故障方式有两种：心跳线和RS422总线通信。
心跳线是对等模块之间通过硬线相连，输出500HZ的方波。另一端通过检测方波电平变化判断是否正常。如果没有输出，则认为输出端故障。其软件设计流程如图3所示。
RS422总线通信是对等模块之间通过422总线周期性的将板卡状态字发送给对方。如果连续多次未收到数据，则认为对等模块通信故障，也可结合收到的板卡状态字判断对等模块是否工作。其软件设计流程如图4所示。
管理模块与接口模块之间通过RS422总线进行数据交换和状态判断，接口模块须周期性发送板卡状态信息给管理模块，如果多次未收到接口模块数据，可以认为接口模块故障，也可结合收到的接口模块板卡状态字判断接口模块板卡是否工作。管理模块须周期性发送控制信息给接口模块，如果接口模块多次未收到管理模块的数据，则认为对应的管理模块故障。其工作流程与图3类似。
检测到故障以后，可根据当前工作状态以及故障源进行工作状态切换，软件设计流程图如图5所示。当管理模块因模块内板卡失效而切换工作状态时，须给接口模块发送切换命令。接口模块接收到命令后，应切换模块工作状态并回复状态信息给管理模块。当接口模块因模块内板卡失效而切换工作状态时，须给管理模块发送切换命令。管理模块接收到命令后，应切换模块工作状态并回复状态信息给接口模块。

Claims (2)

1.一种双余度的燃油管理计算机系统，其特征在于：
(1)燃油管理计算机系统包括管理模块A、管理模块B、接口模块A、接口模块B；
(2)定义相同功能的两个板卡的组合称之为模块组，即管理模块A和管理模块B作为一个管理模块组，接口模块A和接口模块B作为一个接口模块组，相同功能板卡彼此之间称对方为对等模块；
(3)每个模块组内的两个相同板卡采用主从模式，定义主状态板卡和从状态板卡，只有处于主状态的板卡才能进行数据输出，主状态板卡和从状态板卡之间通过心跳线和RS422总线进行工作状态判断和信息交换，具体为：
(3.1)初始化时，各板卡根据母板上的槽位接口，判断自身所处的位置，确定自身的初始状态；
(3.2)对等模块之间通过心跳线并结合周期通信数据判断对等模块是否工作正常，如果工作不正常，则处于主状态的板卡首先改变为从状态，之后从状态板卡才可切换至主状态；
(4)管理模块组与接口模块组之间通过RS422总线进行工作状态判断和信息交换，具体地，通过RS422总线进行周期通信发送自身状态字，并接收对方的状态字，根据通信数据判断对方工作状态，在需要切换工作时，通过向对方模块发送命令的方式进行切换。
2.根据权利要求1所述的一种双余度的燃油管理计算机系统，其特征在于：外部设备对管理模块组以命令的形式进行工作状态的切换。
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