CN110648524A - 多探头星敏感器数据传输故障监测及自主恢复方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多探头星敏感器数据传输故障监测及自主恢复方法，包含步骤：S1、头部实时监测帧周期内与线路盒之间的通讯状态，生成头部通讯状态字发送给线路盒；S2、线路盒判断帧周期内头部发送的数据是否正常下行至线路盒，生成头部数据下行至线路盒状态字；线路盒采集帧周期内线路盒接收指令头的工作状态，生成线路盒工作状态字；S3、线路盒将头部数据下行至线路盒状态字、线路盒工作状态字、接收的头部通讯状态字存储至多探头星敏感器工作状态存储器；S4、CPU读取多探头星敏感器工作状态存储器的数据，判断头部与线路盒的数据传输是否正常；当判断为头部故障，CPU控制头部自主断电、上电。

Description

多探头星敏感器数据传输故障监测及自主恢复方法

技术领域

本发明涉及星敏感器监测控制领域，特别涉及一种多探头星敏感器数据传输故障监测及自主恢复方法。

背景技术

星敏感器是目前各类航天器上精度最高的姿态测量器件，也是天文惯性组合导航系统的关键传感器。由于工作机理和结构的限制，传统星敏感器存在几个不足：一是其三轴姿态测量精度不一致；二是由于环境杂散光干扰导致无法连续地输出姿态。目前，航天器上普遍采用安装多个星敏感器的方式来克服上述缺点，该方式通过融合各个星敏感器的姿态来提高三轴姿态确定精度。但对于高精度姿态确定任务，这种多星敏感器组合模式在轨工作时，多个星敏感器与有效载荷间的安装误差以及各个星敏感器光轴间夹角的变化等因素都严重限制了三轴姿态确定精度，使该方式难以满足更高精度姿态确定任务的需要。

多探头星敏感器利用单处理器处理来自多个探头的图像信息，通过星图融合算法，在获取更高的姿态确定精度、更好的可靠性和更优的动态性能的同时，其成本、重量和功耗并没有显著增加。

多探头星敏感器一般采用多个头部+电子线路盒的方式，头部与线路盒之间通过高速通信接口进行通信。如法国SODERN公司的多头星敏感器HYDRA(海德拉)即采用三个头部+线路盒的方式，头部与线路盒之间通过spacewire接口进行通信。

星敏感器运行过程中，当头部与线路盒之间的数据传输受外部干扰或由于spacewire通信接口故障导致数据传输异常时，会导致多探头星敏感器工作异常。当星敏感器在轨运行出现故障时，亟需通过遥测下传较详细的故障标志，供地面监测故障原因，以便地面进一步干预及后续产品改进；当由于头部故障，导致多探头星敏感器无法正常工作时，希望通过自主的手段对头部功能进行恢复。

发明内容

本发明的目的是提供一种多探头星敏感器数据传输故障监测及自主恢复方法。多探头星敏感器包含若干个头部，每个头部均与线路盒通信连接，线路盒与CPU(centralprocessing unit中央处理器)和地面控制中心通信连接。通过本发明的方法，当多探头星敏感器的若干个头部与线路盒之间的数据传输受外部干扰或由于spacewire通信接口故障导致数据传输异常时，CPU可通过获取头部发送给线路盒的头部通讯状态字、线路盒生成的头部数据下行至线路盒状态字、线路盒生成的线路盒工作状态字定位故障原因；当由于头部故障，导致多探头星敏感器无法正常工作时，CPU控制头部进行断电、上电操作，自主恢复多探头星敏感器的数据传输。

本发明提供一种多探头星敏感器数据传输故障监测及自主恢复方法，包含步骤：

S1、头部通讯接口模块实时监测帧周期内头部与线路盒之间的通讯状态，根据所述通讯状态生成头部通讯状态字，并发送给线路盒；

S2、线路盒通讯接口模块判断帧周期内头部发送的数据是否正常下行至线路盒，并根据判断结果生成头部数据下行至线路盒状态字；线路盒通讯接口模块采集帧周期内线路盒接收指令头的工作状态，生成线路盒工作状态字；

S3、线路盒通讯接口模块将所述头部数据下行至线路盒状态字、线路盒工作状态字、接收的头部通讯状态字存储至线路盒内的多探头星敏感器工作状态存储器；

S4、CPU读取多探头星敏感器工作状态存储器，根据读取的头部数据下行至线路盒状态字、线路盒工作状态字、头部通讯状态字判定头部与线路盒的数据传输是否正常；当头部与线路盒之间数据传输异常由于头部故障产生，CPU控制头部进行自主修复。

所述多探头星敏感器数据传输故障监测及自主恢复方法，还包含步骤：

S5、CPU将从多探头星敏感器工作状态存储器读取的头部通讯状态字、头部数据下行至线路盒状态字及线路盒工作状态字写入到线路盒内的遥测存储器中；

S6、CPU将遥测存储器内的头部通讯状态字、头部数据下行至线路盒状态字及线路盒工作状态字通过下传接口下传至地面控制中心。

所述步骤S1包含：

S11、头部通讯接口模块实时监测帧周期内头部与线路盒断开链接的次数；

S12、头部通讯接口模块实时监测在帧周期内头部与线路盒的链接是否保持断开，并根据判断结果生成对应的链接标志；

S13、头部通讯接口模块发送头部通讯状态字给线路盒；所述头部通讯状态字包含帧周期内头部与线路盒断开链接的次数和所述链接标志。

步骤S2中，线路盒通讯接口模块通过比对帧周期内接收的头部发送的字节数量与预设的帧字节总数，判断帧周期内头部发送的数据是否完全下行至线路盒；所述头部数据下行至线路盒状态字用于指示：头部未下行数据至线路盒、头部数据未完整下行至线路盒、头部数据完整下行至线路盒和头部下行数据溢出。

步骤S4具体包含：

S41、当某个头部在帧周期内与线路盒断开链接的次数大于M次，或连续N个帧周期内该头部的链接标志均指示该头部与线路盒的链接保持断开，CPU判断该头部与线路盒之间数据传输异常；

S42、CPU控制该头部依序执行断电、上电操作。

所述头部通讯接口模块和线路盒通讯接口模块均采用spacewire通讯接口模块。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1)本发明中，通过头部实施监测每个帧周期内头部与线路盒之间的通讯状态生成头部通讯状态字；通过线路盒监测头部数据完整性生成头部数据下行至线路盒状态字；通过线路盒检测线路盒接收指令头的工作状态，生成线路盒工作状态字，实现了对多探头星敏感器数据传输故障的自动监测；

2)CPU可通过获取头部发送给线路盒的头部通讯状态字、线路盒生成的头部数据下行至线路盒状态字、线路盒生成的线路盒工作状态字定位头部与线路盒数据传输发生故障的原因。当CPU判断头部故障，CPU控制头部依序执行断电、加电，实现了自主恢复多探头星敏感器头与线路盒的数据传输功能。

3)CPU还将头部通讯状态字、头部数据下行至线路盒状态字、线路盒工作状态字发送给地面控制中心，有利于进一步分析处理头部与线路盒的数据传输故障。

附图说明

为了更清楚地说明本发明技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：

图1为本发明的应用实施例中多探头星敏感器的头部连接线路盒示意图；

图2为本发明的多探头星敏感器数据传输故障监测及自主恢复方法流程图；

图3为本发明的应用实施例中多探头星敏感器工作状态存储器数据存储示意图；

图4为本发明的应用实施例中，用于实现本发明的方法的系统结构示意图；

图中：1、头部；2、头部通讯接口模块；3、线路盒通讯接口模块；4、多探头星敏感器工作状态存储器；5、遥测存储器；6、CPU接口；7、下传接口；8、线路盒；9、CPU。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

多探头星敏感器包含若干个头部1，如图1所示，在本发明应用实施例中，多探头星敏感器包含三个头部1，分别为第一头部1、第二头部1和第三头部1。每个头部1均包含一个头部通讯接口模块2。如图4所示，每个头部通讯接口模块2均信号连接线路盒8内的线路盒通讯接口模块3。线路盒通讯接口模块3还连接线路盒8内的多探头星敏感器工作状态存储器4。外部的CPU通过CPU接口6信号连接线路盒8内的遥测存储器5、多探头星敏感器工作状态存储器4。遥测存储器5通过下传接口7信号连接地面控制中心。

本发明提供一种多探头星敏感器数据传输故障监测及自主恢复方法，如图2所示，包含步骤：

S1、头部通讯接口模块2实时监测帧周期内头部1与线路盒8之间的通讯状态，根据所述通讯状态生成头部通讯状态字，并发送给线路盒8。

所述步骤S1包含：

S11、头部通讯接口模块2实时监测帧周期内头部1与线路盒8断开链接的次数；

S12、头部通讯接口模块2实时监测在帧周期内头部1与线路盒8的链接是否保持链接或断开，并根据判断结果生成对应的链接标志；

S13、头部通讯接口模块2发送头部通讯状态字给线路盒8；所述头部通讯状态字包含帧周期内头部1与线路盒8断开链接的次数和所述链接标志。

S2、线路盒通讯接口模块3判断帧周期内头部1发送的数据是否完全下行至线路盒8，并根据判断结果生成头部数据下行至线路盒状态字；线路盒通讯接口模块3采集帧周期内线路盒接收指令头的工作状态，生成线路盒工作状态字。

步骤S2中，线路盒通讯接口模块3通过比对帧周期内接收的头部1发送的字节数量与预设的帧字节总数，判断帧周期内头部1发送的数据是否完全下行至线路盒8；所述头部数据下行至线路盒状态字用于指示：头部未下行数据至线路盒、头部数据未完整下行至线路盒、头部数据完整下行至线路盒和头部下行数据溢出。

S3、线路盒通讯接口模块3将所述头部数据下行至线路盒状态字、线路盒工作状态字、接收的头部通讯状态字存储至线路盒8内的多探头星敏感器工作状态存储器4。

如图3所示，在多探头性敏感器工作状态存储器中，分别通过四个地址存储头部数据下行至线路盒状态字(对应地址0)、帧周期内头部与线路盒断开链接的次数(对应地址1)、链接标志(对应地址2)、线路盒工作状态字(对应地址3)。本应用实施例中，多探头性敏感器工作状态存储器的大小为4×16bit，其具体存储格式如表1所示。

表1多探头星敏感器工作状态存储器格式

S4、CPU通过CPU接口6读取多探头星敏感器工作状态存储器4，根据读取的头部数据下行至线路盒状态字、线路盒工作状态字、帧周期内头部与线路盒断开链接的次数、链接标志判定头部1与线路盒8的数据传输是否正常；当头部1与线路盒8之间数据传输异常由于头部故障产生，CPU驱动头部进行自主修复；

步骤S4具体包含：

S41、当某个头部1在帧周期内与线路盒8断开链接的次数大于M次，或连续N个帧周期内该头部的链接标志均指示该头部1与线路盒8的链接保持断开，CPU判断该头部与线路盒之间数据传输异常；在本应用实施例中，M＝10，N＝5。

S42、CPU驱动该头部依序执行断电、上电操作。

S5、CPU将从多探头星敏感器工作状态存储器4读取的头部通讯状态字、头部数据下行至线路盒状态字及线路盒工作状态字写入到线路盒8内的遥测存储器5中；

S6、CPU将遥测存储器5内的头部通讯状态字、头部数据下行至线路盒状态字及线路盒工作状态字通过下传接口7下传至地面控制中心。

在本应用实施例中，本发明的多探头星敏感器数据传输故障监测及自主恢复方法通过FPGA实现，多探头星敏感器工作状态存储器4和遥测存储器5均为FPGA内部RAM。所述头部通讯接口模块2和线路盒通讯接口模块3均采用spacewire通讯接口模块。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1)本发明中，通过头部1实施监测每个帧周期内头部1与线路盒8之间的通讯状态生成头部通讯状态字；通过线路盒8监测头部数据完整性生成头部数据下行至线路盒状态字；通过线路盒8检测线路盒接收指令头的工作状态，生成线路盒工作状态字，实现了对多探头星敏感器数据传输故障的自动监测；

2)CPU可通过获取头部1发送给线路盒8的头部通讯状态字、线路盒生成的头部数据下行至线路盒状态字、线路盒生成的线路盒工作状态字定位头部与线路盒数据传输发生故障的原因。当CPU判断头部故障，CPU控制头部依序执行断电、加电，实现了自主恢复多探头星敏感器头与线路盒的数据传输功能。

3)CPU还将头部通讯状态字、头部数据下行至线路盒状态字、线路盒工作状态字发送给地面控制中心，有利于进一步分析处理头部1与线路盒8的数据传输故障。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种多探头星敏感器数据传输故障监测及自主恢复方法，多探头星敏感器包含若干个头部，每个头部均与线路盒通信连接，线路盒与CPU和地面控制中心通信连接，其特征在于，包含步骤：

S1、头部通讯接口模块实时监测帧周期内头部与线路盒之间的通讯状态，根据所述通讯状态生成头部通讯状态字，并发送给线路盒；

S2、线路盒通讯接口模块判断帧周期内头部发送的数据是否正常下行至线路盒，并根据判断结果生成头部数据下行至线路盒状态字；线路盒通讯接口模块采集帧周期内线路盒接收指令头的工作状态，生成线路盒工作状态字；

S3、线路盒通讯接口模块将所述头部数据下行至线路盒状态字、线路盒工作状态字、接收的头部通讯状态字存储至线路盒内的多探头星敏感器工作状态存储器；

S4、CPU读取多探头星敏感器工作状态存储器，根据读取的头部数据下行至线路盒状态字、线路盒工作状态字、头部通讯状态字判定头部与线路盒的数据传输是否正常；当头部与线路盒之间数据传输异常由于头部故障产生，CPU控制头部进行自主修复。

2.如权利要求1所述的多探头星敏感器数据传输故障监测及自主恢复方法，其特征在于，还包含步骤：

S5、CPU将从多探头星敏感器工作状态存储器读取的头部通讯状态字、头部数据下行至线路盒状态字及线路盒工作状态字写入到线路盒内的遥测存储器中；

S6、CPU将遥测存储器内的头部通讯状态字、头部数据下行至线路盒状态字及线路盒工作状态字通过下传接口下传至地面控制中心。

3.如权利要求1所述的多探头星敏感器数据传输故障监测及自主恢复方法，其特征在于，所述步骤S1包含：

S11、头部通讯接口模块实时监测帧周期内头部与线路盒断开链接的次数；

S12、头部通讯接口模块实时监测在帧周期内头部与线路盒的链接是否保持断开，并根据判断结果生成对应的链接标志；

S13、头部通讯接口模块发送头部通讯状态字给线路盒；所述头部通讯状态字包含帧周期内头部与线路盒断开链接的次数和所述链接标志。

4.如权利要求1所述的多探头星敏感器数据传输故障监测及自主恢复方法，其特征在于，步骤S2中，线路盒通讯接口模块通过比对帧周期内接收的头部发送的字节数量与预设的帧字节总数，判断帧周期内头部发送的数据是否完全下行至线路盒；所述头部数据下行至线路盒状态字用于指示：头部未下行数据至线路盒、头部数据未完整下行至线路盒、头部数据完整下行至线路盒和头部下行数据溢出。

5.如权利要求3所述的多探头星敏感器数据传输故障监测及自主恢复方法，其特征在于，步骤S4具体包含：

S41、当某个头部在帧周期内与线路盒断开链接的次数大于M次，或连续N个帧周期内该头部的链接标志均指示该头部与线路盒的链接保持断开，CPU判断该头部与线路盒之间数据传输异常；

S42、CPU控制该头部依序执行断电、上电操作。

6.如权利要求5所述的多探头星敏感器数据传输故障监测及自主恢复方法，其特征在于，头部断电与上电的时间间隔大于1秒。

7.如权利要求1所述的多探头星敏感器数据传输故障监测及自主恢复方法，其特征在于，所述头部通讯接口模块和线路盒通讯接口模块均采用spacewire通讯接口模块。

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