CN111427727B - 一种火星探测三计算机基于数据敏感度及类别的表决方法 - Google Patents

Abstract

一种火星探测三计算机基于数据敏感度及类别的表决方法，首先将所需要表决的数据按“敏感性”排列，“敏感性”性高的表决数据优先表决。其次将所需表决的数据分为三类：1、需要精确表决的定点数，即“精确表决定点数”；2、不需要精确表决的定点数，即“非精确表决定点数”，3、需要表决的浮点数。不同种类的表决数据采用不用的表决算法。最后按排列好的顺序对所需表决的数据依次按数据类型使用相应的算法进行表决，若表决完所有数据后，仍无法表决出有计算机发出的表决数据错误，维持星载计算机系统当前状态。

Description

一种火星探测三计算机基于数据敏感度及类别的表决方法

技术领域

本发明涉及一种火星探测三计算机基于数据敏感度及类别的表决方法，属于火星探测的星载计算机系统管理技术。

背景技术

我国将于2020年发射火星探测器，随着探测器飞往火星，器地距离增加，地面不能实时监控、干预火星探测器的器上状态，需星载计算机系统具备高度自主的管理能力，若有权当班机发生故障，星载计算机系统需快速有效地进行三机表决，根据表决结果切换计算机，保证切机前后整器状态稳定，不影响关键任务顺利执行。

现有的三计算机数据表决方式一般采用采用“3取2”的数据表决方式：三计算机向表决器发送3份表决数据。若某台计算机的表决数据与其他两台计算机不同，而其他两台计算机的表决数据完全一致，则此台计算机发出的表决数据错误，需将此台计算机隔离出星载计算机系统，其他情况则无需改变星载计算机系统状态。此种表决方式有以下缺点：1、表决逻辑严格，表决条件中要求的两份数据完全一致，不能有丝毫偏差，容易造成表决算法失效，无法输出表决结果，降低整个系统的稳定性。2、表决数据的选择范围狭窄，只能选择数据格式为定点数的数据进行表决，若某计算机数据中的浮点数与其他计算机不一致，则无法发现故障计算机。因此有必要发明一种火星探测三计算机基于数据敏感度及类别的表决方法。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出了一种火星探测三计算机基于数据敏感度及类别的表决方法，本发明提高了表决的效率的同时扩大了可表决数据的范围。

本发明的技术方案是：

一种火星探测三计算机基于数据敏感度及类别的表决方法，包括步骤如下：

1)在火星探测器上设置3台星载计算机，将当前正在执行任务的计算机作为主份计算机，其余计算机作为备份计算机；同一时刻有且仅有一台主份计算机；

将星载计算机发出的需要表决的数据划分为三个敏感性级别，所述三个敏感性级别按优先次序依次为：高级敏感性、中级敏感性和低级敏感性；

具体如下：

将所需要表决的数据中计算机工作模式标志、器上时钟和轨道递推结果划分为高级敏感性；

将所需要表决的数据中各个GNC敏感器单机的采集数据和各个GNC执行机构单机使用状态标志划分为中级敏感性；

将所需要表决的数据中喷气控制输出量和飞轮控制输出量划分为低级敏感性；

2)根据所需表决的数据敏感性级别的优先次序依次进行表决，若数据表决结果为表决数据错误，则后续表决不再进行，反之则依次进行表决；若表决完所有数据后，仍无法表决出三台星载计算机发出的表决数据错误，则维持星载计算机系统当前状态；

步骤2)所述进行表决的方法，具体为：

21)判定需表决的数据类型，若需表决的数据类型为定点数且需要精确表决时，则进入步骤22)，若需表决的数据类型为定点数且需要粗略表决或若需表决的数据类型为浮点数时，则进入步骤23)；

22)对来自三台星载计算机的三份待表决数据，进行3取2表决，表决逻辑如下：若三份待表决数据中有且仅有两份待表决数据相同，则输出数据表决结果为表决数据错误，后续表决不再进行；若三份待表决数据均相同，则输出数据表决结果为表决一致，继续根据所需表决的数据敏感性级别的优先次序依次进行表决；其他情况则输出数据表决结果为表决失败，继续根据所需表决的数据敏感性级别的优先次序依次进行表决；

23)将需表决的数据的值域分为N个档位，各个档位的值域范围互相独立，所有档位的值域范围合并后等于所有可能的值。

对来自不同星载计算机的三份待表决数据任意编号，分别判断每份需表决的数据所落在第几个档位中，对三份需表决的数据所对应的档位互相进行作差计算；根据两两需表决数据档位的差值，分别确定每份表决的数据的表决标志，获得三份需表决的数据的表决标志n＝(x，y，z)，根据所述三份需表决的数据的表决标志n，确定数据表决结果；

所述确定每份表决的数据的表决标志的方法，具体如下：

若某份表决数据与其他两份数据均相差2个档位以上，则至此份数据的表决标志＝2；若某份表决数据与其他两份数据中的一份数据相差2个档位，则至此份数据的表决标志＝1；若某份表决数据与其他两份数据均不相差2个档位以上，则至此份数据的表决标志＝0；

所述三份需表决的数据的表决标志n，确定数据表决结果的方法，具体如下：

若n＝(0，0，0)，则输出数据表决结果为表决一致，继续根据所需表决的数据敏感性级别的优先次序依次进行表决；

若n＝(1，1，0)或，n＝(1，0，1)或，n＝(1，1，1)或，

n＝(0，1，1)或，n＝(2，2，2)，则输出数据表决结果为表决失败，继续根据所需表决的数据敏感性级别的优先次序依次进行表决；

若n＝(1，1，2)或n＝(1，2，1)或n＝(2，1，1)，则输出数据表决结果为表决数据错误，后续表决不再进行；且表决标志为2的需表决数据错误。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

1)本发明将所需表决的数据按敏感度进行排列，先表决敏感度高的数据，再表决敏感度低的数据。在所需表决的数据较多时，缩短了表决时间，提高了表决的效率；

2)本发明对无法使用3取2表决的数据，设计了一种使用“档位差”的表决方法，用于表决非精确的定点数和浮点数，扩大了可表决数据的范围。

附图说明

图1为本发明方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的描述。

第一步：将所需要表决的数据按“敏感性”排列：计算机故障后会显著变化的数据，例如计算机工作模式标志、器上时钟、轨道递推结果等，作为“高敏感性”数据；计算机故障后会有一定变化的数据，例如各个GNC敏感器单机的采集数据、各个GNC执行机构单机使用状态标志等，作为“中敏感性”数据；计算机故障后会可能不会发生变化的数据，例如喷气控制输出量、飞轮控制输出量等，作为“低敏感性”数据。“敏感性”性高的表决数据优先表决。“敏感性”分类如表1所示。

表1

第二步：将所需表决的数据分为三类：1、需要精确表决的定点数，即“精确表决定点数”；2、不需要精确表决的定点数，即“非精确表决定点数”，3、需要表决的浮点数。不同种类的表决数据采用不用的表决算法。

“精确表决定点数”表决算法：对第二步中定义的“精确表决定点数”进行“3取2”表决，表决逻辑如下：若某份表决数据与其他两份表决数据不同，而其他两份表决数据完全一致，则输出此份表决数据错误；若三份数据均一致，则输出表决一致；其他情况输出表决失败。

“非精确表决定点数”表决算法：将“非精确表决定点数”的值域分为N个档位，每档位有互相独立的值域范围，所有档位的值域范围合并后等于所有可能的值。判断每份“非精确表决定点数”所落在第几个档位中。对三份需要表决的“非精确表决定点数”所对应的档位互相进行作差计算。若某份表决数据与其他两份数据均相差2个档位以上，则至此份数据的表决标志＝2；若某份表决数据与其他两份数据中的一份数据相差2个档位，则至此份数据的表决标志＝1；若某份表决数据与其他两份数据均不相差2个档位以上，，则至此份数据的表决标志＝0。逻辑判断如表2所示。

表2

浮点数表决算法：与“非精确表决定点数”表决算法一致。

第三步，按排列好的顺序对所需表决的数据依次按数据类型使用相应的算法进行表决，一旦表决出结果，后续表决不再进行，节省表决时间。若表决完所有数据后，仍无法表决出有计算机发出的表决数据错误，维持星载计算机系统当前状态。

本发明一种火星探测三计算机基于数据敏感度及类别的表决方法，如图1所示，包括步骤如下：

1)在火星探测器上设置3台星载计算机，将当前正在执行任务的计算机作为主份计算机，其余计算机作为备份计算机；同一时刻有且仅有一台主份计算机；

将星载计算机发出的需要表决的数据划分为三个敏感性级别，所述三个敏感性级别按优先次序依次为：高级敏感性、中级敏感性和低级敏感性；

具体如下：

将所需要表决的数据中计算机工作模式标志、器上时钟和轨道递推结果划分为高级敏感性；

将所需要表决的数据中各个GNC敏感器单机的采集数据和各个GNC执行机构单机使用状态标志划分为中级敏感性；

将所需要表决的数据中喷气控制输出量和飞轮控制输出量划分为低级敏感性；

2)根据所需表决的数据敏感性级别的优先次序依次进行表决，若数据表决结果为表决数据错误，则后续表决不再进行，反之则依次进行表决；若表决完所有数据后，仍无法表决出三台星载计算机发出的表决数据错误，则维持星载计算机系统当前状态；

步骤2)所述进行表决的方法，具体为：

21)判定需表决的数据类型，若需表决的数据类型为定点数且需要精确表决时，则进入步骤22)，若需表决的数据类型为定点数且需要粗略表决或若需表决的数据类型为浮点数时，则进入步骤23)；

22)对来自三台星载计算机的三份待表决数据，进行3取2表决，表决逻辑如下：若三份待表决数据中有且仅有两份待表决数据相同，则输出数据表决结果为表决数据错误，后续表决不再进行；若三份待表决数据均相同，则输出数据表决结果为表决一致，继续根据所需表决的数据敏感性级别的优先次序依次进行表决；其他情况则输出数据表决结果为表决失败，继续根据所需表决的数据敏感性级别的优先次序依次进行表决；

23)将需表决的数据的值域分为N个档位，各个档位的值域范围互相独立，所有档位的值域范围合并后等于所有可能的值。

对来自不同星载计算机的三份待表决数据任意编号，分别判断每份需表决的数据所落在第几个档位中，对三份需表决的数据所对应的档位互相进行作差计算；根据两两需表决数据档位的差值，分别确定每份表决的数据的表决标志，获得三份需表决的数据的表决标志n＝(x，y，z)，根据所述三份需表决的数据的表决标志n，确定数据表决结果；

所述确定每份表决的数据的表决标志的方法，具体如下：

若某份表决数据与其他两份数据均相差2个档位以上，则至此份数据的表决标志＝2；若某份表决数据与其他两份数据中的一份数据相差2个档位，则至此份数据的表决标志＝1；若某份表决数据与其他两份数据均不相差2个档位以上，则至此份数据的表决标志＝0；

所述三份需表决的数据的表决标志n，确定数据表决结果的方法，具体如下：

若n＝(0，0，0)，则输出数据表决结果为表决一致，继续根据所需表决的数据敏感性级别的优先次序依次进行表决；

若n＝(1，1，0)或，n＝(1，0，1)或，n＝(1，1，1)或，

n＝(0，1，1)或，n＝(2，2，2)，则输出数据表决结果为表决失败，继续根据所需表决的数据敏感性级别的优先次序依次进行表决；

若n＝(1，1，2)或n＝(1，2，1)或n＝(2，1，1)，则输出数据表决结果为表决数据错误，后续表决不再进行；且表决标志为2的需表决数据错误。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (2)

1.一种火星探测三计算机基于数据敏感度及类别的表决方法，其特征在于，包括步骤如下：

1)在火星探测器上设置3台星载计算机，将当前正在执行任务的计算机作为主份计算机，其余计算机作为备份计算机；同一时刻有且仅有一台主份计算机；

将星载计算机发出的需要表决的数据划分为三个敏感性级别，所述三个敏感性级别按优先次序依次为：高级敏感性、中级敏感性和低级敏感性；

2)根据所需表决的数据敏感性级别的优先次序依次进行表决，若数据表决结果为表决数据错误，则后续表决不再进行，反之则依次进行表决；若表决完所有数据后，仍无法表决出三台星载计算机发出的表决数据错误，则维持星载计算机系统当前状态；

步骤2)所述进行表决的方法，具体为：

21)判定需表决的数据类型，若需表决的数据类型为定点数且需要精确表决时，则进入步骤22)，若需表决的数据类型为定点数且需要粗略表决或若需表决的数据类型为浮点数时，则进入步骤23)；

22)对来自三台星载计算机的三份待表决数据，进行3取2表决，表决逻辑如下：若三份待表决数据中有且仅有两份待表决数据相同，则输出数据表决结果为表决数据错误，后续表决不再进行；若三份待表决数据均相同，则输出数据表决结果为表决一致，继续根据所需表决的数据敏感性级别的优先次序依次进行表决；其他情况则输出数据表决结果为表决失败，继续根据所需表决的数据敏感性级别的优先次序依次进行表决；

23)将需表决的数据的值域分为N个档位，各个档位的值域范围互相独立；

对来自不同星载计算机的三份待表决数据任意编号，分别判断每份需表决的数据所落在第几个档位中，对三份需表决的数据所对应的档位互相进行作差计算；根据两两需表决数据档位的差值，分别确定每份表决的数据的表决标志，获得三份需表决的数据的表决标志n＝(x，y，z)，根据所述三份需表决的数据的表决标志n，确定数据表决结果；

所述确定每份表决的数据的表决标志的方法，具体如下：

若某份表决数据与其他两份数据均相差2个档位以上，则至此份数据的表决标志＝2；若某份表决数据与其他两份数据中的一份数据相差2个档位，则至此份数据的表决标志＝1；若某份表决数据与其他两份数据均不相差2个档位以上，则至此份数据的表决标志＝0；

所述三份需表决的数据的表决标志n，确定数据表决结果的方法，具体如下：

若n＝(0，0，0)，则输出数据表决结果为表决一致，继续根据所需表决的数据敏感性级别的优先次序依次进行表决；

若n＝(1，1，0)或，n＝(1，0，1)或，n＝(1，1，1)或，

n＝(0，1，1)或，n＝(2，2，2)，则输出数据表决结果为表决失败，继续根据所需表决的数据敏感性级别的优先次序依次进行表决；

若n＝(1，1，2)或n＝(1，2，1)或n＝(2，1，1)，则输出数据表决结果为表决数据错误，后续表决不再进行；且表决标志为2的需表决数据错误。

2.根据权利要求1所述的一种火星探测三计算机基于数据敏感度及类别的表决方法，其特征在于，步骤1)所述将星载计算机发出的需要表决的数据划分为三个敏感性级别的方法，具体如下：

将所需要表决的数据中计算机工作模式标志、器上时钟和轨道递推结果划分为高级敏感性；

将所需要表决的数据中各个GNC敏感器单机的采集数据和各个GNC执行机构单机使用状态标志划分为中级敏感性；

将所需要表决的数据中喷气控制输出量和飞轮控制输出量划分为低级敏感性。

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