CN111796850A - 一种卫星载荷软件在轨维护设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种卫星载荷软件在轨维护设备和方法，所述方法包括：在第一单元的卫星主程序运行过程中接收地面上注的新版程序；将所述新版程序存放在第二单元，更新程序入口地址表，把新版程序的存放起始地址写入搬运起始地址顺序表的首位，以指导卫星载荷软件下次开机的程序入口；每次卫星载荷软件上电启动时，引导程序入口单元根据程序入口地址表选择第一单元主程序直接启动或搬运第二单元的新版程序至第一单元启动。本发明可实现对卫星载荷软件的整体升级，具有较强的软件稳定性，并且简化了卫星载荷软件在轨升级的启动流程，软件启动时间大幅缩短。

Description

一种卫星载荷软件在轨维护设备及方法
技术领域
本发明涉及卫星载荷软件在轨维护领域，具体地，涉及一种卫星载荷软件在轨维护设备及方法。
背景技术
目前，对卫星载荷软件的在轨维护方法，大多数方法都只能对软件的局部功能进行在轨维护，无法满足卫星载荷软件整体升级的现有需求，并且现有的实现卫星载荷软件整体升级的在轨维护方法，每次上电开机，需要默认等待一段时间以确认地面是否有新上注程序，导致星载软件程序启动时间长；且上注程序过程放在每次上电之后，无法分轨上注，上注程序的大小受限。
因此，有必要对卫星载荷软件在轨维护设备和方法进行改进。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种可实现对卫星载荷软件整体升级、程序启动时间短以及程序启动流程简单的卫星载荷软件在轨维护设备及方法。
第一方面，本发明提供一种卫星载荷软件在轨维护设备，包括第一单元和第二单元；所述第一单元包括引导程序入口单元和主程序单元，所述第二单元用于存放程序入口地址表和至少一个程序；其中，当每次卫星载荷软件上电开机时，所述引导程序入口单元根据程序入口地址表选择第一单元主程序直接启动或搬运第二单元的至少一个程序至第一单元启动，并且在第一单元的主程序单元中更新程序入口地址表，以指导卫星载荷软件下次开机的程序入口。
可选地，所述第一单元为片内单元，所述第二单元为片外存储单元。
可选地，所述存放于片外存储单元的至少一个程序包括最多一个非稳态版本程序和多个稳态的历史版本程序。
可选地，所述主程序单元包括主功能模块、接收上注程序模块和更新程序入口地址表模块。
可选地，地面上注新版程序时，根据新版程序的大小和数传分系统的传输制约，可一次性全部上注或分块分轨上注。
可选地，所述引导程序入口单元包括选择启动模块、烧录启动模块和紧急写入模块。
进一步地，本发明还提供一种卫星载荷软件在轨维护方法，所述方法包括以下步骤：
在第一单元的卫星主程序运行过程中接收地面上注的新版程序；
将所述新版程序存放在第二单元，更新程序入口地址表，把新版程序的存放起始地址写入搬运起始地址顺序表的首位，以指导卫星载荷软件下次开机的程序入口；
每次卫星载荷软件上电启动时，引导程序入口单元根据程序入口地址表选择第一单元主程序直接启动或搬运第二单元的新版程序至第一单元启动。
可选地，所述第一单元为片内单元，所述第二单元为片外存储单元。
可选地，所述在卫星主程序运行过程中接收地面上注的新版程序步骤具体包括：根据新版程序的大小和数传分系统的传输制约，可一次性全部上注或分块分轨上注。
可选地，所述每次卫星载荷软件上电启动时，引导程序入口单元根据程序入口地址表选择第一单元主程序直接启动或搬运第二单元的新版程序至第一单元启动步骤具体包括：
卫星载荷上电开机进入引导程序，初始化必需的外设接口；
检查程序入口地址表,读取是否搬运标志，如果标志为否，片内单元启动，读取片内单元的软件运行状态标志；如果标志为是，遍历读取搬运起始地址顺序表，选中一个起始地址，对起始地址指向的程序做程序校验，校验通过则将目标位置程序搬运至第一单元。
可选地，所述读取片内单元的软件运行状态标志还包括以下步骤：
如果是稳态版，则程序启动，当有软件升级需求时，在主程序运行过程中，由地面发送指令，开始上注新版程序，对新版程序做程序校验；对校验通过的程序，更新程序入口地址表，把是否搬运标志设为是，把新版程序的存放起始地址写入搬运起始地址顺序表的首位，把新版程序标为非稳态版本；
如果是非稳态版，当前片内程序版本可能存在故障，则读取搬运起始地址顺序表，将最近的稳态版设为搬运起始位置，遍历读取搬运起始地址顺序表，选中一个起始地址，起始地址指向的程序做程序校验，校验通过则将目标位置程序搬运至第一单元。
可选地，所述方法还包括：读取第二单元的软件运行状态标志，如果是稳态版，程序自检，结束；如果是非稳态版，对程序做考核，考核期满由地面评估其考核期表现得出考核结果，考核合格，把该版本由非稳态版标为稳态版，把是否搬运标志设为否，把该版本第二单元存放的起始地址放在搬运起始地址顺序表的首位；考核不合格，擦除其在第二单元的存放块区，把搬运起始地址顺序表的第二位地址指向的程序在上述第二单元的存放块区备份，把是否搬运标志设为是。
可选地，所述方法还包括以下步骤：如果搬运起始地址顺序表遍历结束，全部程序版本都校验失败，转入紧急等待状态，等待地面上注或其他接口模块的注数。
进一步地，本发明还提供一种计算机存储介质，其上存有计算机可读指令，所述计算机可读指令可被处理器执行时，使所述处理器实现如上所述的卫星载荷软件在轨维护方法。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明可实现卫星载荷软件的整体升级，应用面更广泛，既可用于卫星程序功能升级，也可用于卫星程序维护升级。
2、本发明支持大容量程序在轨上注，可通过分轨分块上注的方式实现大容量的程序升级，并且本发明在卫星主程序执行主功能模块的同时，执行接收地面上注程序，不需要花费专门的时间和轨道执行程序上注功能。
3、本发明通过维护程序入口地址表，简化了卫星载荷软件在轨升级的启动流程。每次上电启动无需等待地面指令，上电启动时间大幅缩短。
4、本发明软件稳定性强，考虑了异常关机、程序入口地址表上所有版本校验不通过等情况，通过相应的补救措施避免卫星载荷软件失效。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例提供的卫星载荷软件在轨维护设备的结构框图；
图2为本发明实施例提供的卫星载荷软件在轨维护方法的流程框图；
图3为本发明实施例提供的卫星载荷软件在轨维护方法详细流程图一；
图4是本发明实施例提供的卫星载荷软件在轨维护方法详细流程图二。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
图1为本发明实施例提供的卫星载荷软件在轨维护设备的结构框图，如图1所示，本实施例中的卫星载荷软件在轨维护设备包括第一单元11和第二单元12；所述第一单元包括主程序单元13和引导程序入口单元14，所述主程序单元13包括主功能模块、接收上注程序模块和更新程序入口地址表模块等，所述引导程序入口单元14包括选择启动模块、烧录启动模块和紧急写入模块等。所述第二单元12用于存放程序入口地址表和至少一个程序。其中，当每次卫星载荷软件上电开机时，所述引导程序入口单元14根据程序入口地址表选择主程序单元直接启动，或者选择第二单元12的一个程序时，将新版程序搬运至第一单元11，从第一单元11启动新版程序，并且在第一单元11的主程序单元中更新程序入口地址表，以指导卫星载荷软件下次开机的程序入口。
在本实施例中，所述第一单元11为片内单元，包括片内flash存储器，所述第二单元12为片外存储单元，包括片外flash存储器。根据片外flash存储器的总存储空间大小和程序占用空间的大小，所述存放于片外存储单元12的至少一个程序包括最多一个非稳态版本程序和多个稳态的历史版本程序。
在一种可选的实施方式中，地面上注新版程序时，根据新版程序的大小和数传分系统的传输制约，可实行一次性全部上注或分块分轨上注，每轨上注的程序存放在片外存储单元12的某块区，待全部文件块上注完成，做校验，校验通过，则写入程序入口地址表。在本实施例中，在卫星主程序执行主功能模块的同时，执行接收地面上注程序。
所述程序入口地址表内容至少包括：是否搬运标志、搬运起始地址顺序表、片内和搬运起始地址顺序表上所列程序大小、程序版本号、程序的运行状态。是否搬运标志是指是否从片外程序搬运；搬运起始地址顺序表用于指导片外程序的优先级，按照表的顺序优先级由高到低。当选中待搬运的程序校验不通过时，依次选择表格后面的程序。
本发明实施例中的卫星载荷软件有5个可能启动状态，具体描述如下：
(1)默认启动状态
片内flash存储器中存放的是稳态版主程序，每次卫星载荷上电开机，无需片外程序搬运，直接片内启动稳态版主程序。
(2)片外新版程序非稳态启动状态
当有软件升级需求时，在稳态版本程序成功启动后，在主程序运行过程中，由地面发送指令，开始新版程序上注流程。根据新版程序的大小和数传分系统的传输制约，可实行一次性全部上注或分块分轨上注，每轨上注的程序存放在片外存储单元的某块区，全部接收完成后做程序校验；对校验通过的程序，更新程序入口地址表，把是否搬运标志设为是，把新版程序的存放起始地址写入搬运起始地址顺序表的首位，把新版程序标为非稳态版本，以指导卫星载荷下次开机的程序入口。
当卫星载荷软件第二次上电开机时，检查程序入口地址表，搬运起始地址指向新程序存储地址，程序为非稳态状态。做程序校验，如果校验通过，则将目标位置程序搬运至片内flash存储器启动，实现新版程序首次启动。
新版程序正常启动后默认是非稳态版，需要对新版程序做考核，考核期满由地面评估其考核期表现得出考核结果，决定是否沿用或丢弃此程序版本，更新程序入口地址表，以指导卫星载荷下次开机的程序入口。具体地，如果考核合格，把该版本由非稳态版标为稳态版，更新其在片外flash存储器的备份个数及其在搬运起始地址顺序表的位置；如果考核不合格，擦除其在片外flash存储器的存放块区，删除程序入口地址表上该程序的信息。
(3)片内非稳态启动状态
进入此状态表明上次卫星载荷软件异常关机，这表示该新版程序可能是故障版本，应及时开展补救操作，具体地，可转入片外稳态版程序启动状态。
(4)片外稳态版程序启动状态
进入此状态有两种情况，第一种是作为片内非稳态启动状态的补救措施；第二种是搬运起始地址顺序表上一个程序(含片外新版程序非稳态启动状态)做程序校验不通过时。具体操作是：依次读取搬运起始地址顺序表，对搬运起始地址指向的程序做代码校验，校验不通过则继续转入片外稳态版程序启动状态；校验通过则将目标位置程序搬运至片内flash存储器，启动当前校验成功的程序版本；若搬运起始地址顺序表指向的程序全部校验不通过，则进入紧急等待状态。
(5)紧急等待状态
进入此状态表明搬运起始地址顺序表上所有程序的程序校验全部不通过，则作为补救措施，可等待地面上注或其他接口模块的注数。
本实施例中，卫星发射前，第一单元11和第二单元12存放的多个程序均为卫星载荷软件的原始版本程序。
进一步地，本发明还提供一种卫星载荷软件在轨维护方法，如图2、图3和图4所示，所述方法包括步骤如下：
S21：在第一单元的卫星主程序运行过程中接收地面上注的新版程序；
具体地，在本实施例中，所述在卫星主程序运行过程中接收地面上注的新版程序步骤具体包括：根据新版程序的大小和数传分系统的传输制约，可一次性全部上注或分块分轨上注。
S22：将所述新版程序存放在第二单元，更新程序入口地址表，将新版程序的存放起始地址写入搬运起始地址顺序表的首位，以指导卫星载荷软件下次开机的程序入口；
S23：每次卫星载荷软件上电启动时，引导程序入口单元根据程序入口地址表选择第一单元主程序直接启动或搬运第二单元的新版程序至第一单元启动。
在本实施例中，所述每次卫星载荷软件上电启动时，引导程序入口单元根据程序入口地址表选择第一单元主程序直接启动或搬运第二单元的新版程序至第一单元启动步骤具体包括：
卫星载荷上电开机进入引导程序，初始化必需的外设接口；
检查程序入口地址表,读取是否搬运标志，如果标志为否，片内单元启动，读取片内单元的软件运行状态标志；如果标志为是，遍历读取搬运起始地址顺序表，选中一个起始地址，对起始地址指向的程序做程序校验，校验通过则将目标位置程序搬运至第一单元。
在本实施例中，所述读取片内单元的软件运行状态标志还包括以下步骤：
如果是稳态版，则程序启动，当有软件升级需求时，在主程序运行过程中，由地面发送指令，开始上注新版程序，对新版程序做程序校验；对校验通过的程序，更新程序入口地址表，把是否搬运标志设为是，把新版程序的存放起始地址写入搬运起始地址顺序表的首位，把新版程序标为非稳态版本；
如果是非稳态版，当前片内程序版本可能存在故障，则读取搬运起始地址顺序表，将最近的稳态版设为搬运起始位置，遍历读取搬运起始地址顺序表，选中一个起始地址，起始地址指向的程序做程序校验，校验通过则将目标位置程序搬运至第一单元。
在一种可选的实施方式中，所述方法还包括：读取第二单元的软件运行状态标志，如果是稳态版，程序自检，结束；如果是非稳态版，对程序做考核，考核期满由地面评估其考核期表现得出考核结果，考核合格，把该版本由非稳态版标为稳态版，把是否搬运标志设为否，把该版本第二单元存放的起始地址放在搬运起始地址顺序表的首位；考核不合格，擦除其在第二单元的存放块区，把搬运起始地址顺序表的第二位地址指向的程序在上述第二单元的存放块区备份，把是否搬运标志设为是。
在一种可选的实施方式中，所述方法还包括以下步骤：如果搬运起始地址顺序表遍历结束，全部程序版本都校验失败，转入紧急等待状态，等待地面上注或其他接口模块的注数。
进一步地，本发明还提供一种计算机存储介质，其上存有计算机可读指令，所述计算机可读指令可被处理器执行时，使所述处理器实现如上所述的卫星载荷软件在轨维护方法。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (14)

1.一种卫星载荷软件在轨维护设备，其特征在于：所述卫星载荷软件在轨维护设备包括第一单元和第二单元；
所述第一单元包括引导程序入口单元和主程序单元，所述第二单元用于存放程序入口地址表和至少一个程序；
其中，当每次卫星载荷软件上电开机时，所述引导程序入口单元根据程序入口地址表选择第一单元主程序直接启动或搬运第二单元的至少一个程序至第一单元启动，并且在第一单元的主程序单元中更新程序入口地址表，以指导卫星载荷软件下次开机的程序入口。
2.如权利要求1所述的卫星载荷软件在轨维护设备，其特征在于：所述第一单元为片内单元，所述第二单元为片外存储单元。
3.如权利要求2所述的卫星载荷软件在轨维护设备，其特征在于：所述存放于片外存储单元的至少一个程序包括最多一个非稳态版本程序和多个稳态的历史版本程序。
4.如权利要求1所述的卫星载荷软件在轨维护设备，其特征在于：所述主程序单元包括主功能模块、接收上注程序模块和更新程序入口地址表模块。
5.如权利要求4项所述的卫星载荷软件在轨维护设备，其特征在于：地面上注新版程序时，根据新版程序的大小和数传分系统的传输制约，可一次性全部上注或分块分轨上注。
6.如权利要求1所述的卫星载荷软件在轨维护设备，其特征在于：所述引导程序入口单元包括选择启动模块、烧录启动模块和紧急写入模块。
7.一种卫星载荷软件在轨维护方法，其特征在于：包括以下步骤：
在第一单元的卫星主程序运行过程中接收地面上注的新版程序；
将所述新版程序存放在第二单元，更新程序入口地址表，将新版程序的存放起始地址写入搬运起始地址顺序表的首位，以指导卫星载荷软件下次开机的程序入口；
每次卫星载荷软件上电启动时，引导程序入口单元根据程序入口地址表选择第一单元主程序直接启动或搬运第二单元的新版程序至第一单元启动。
8.如权利要求7所述的卫星载荷软件在轨维护方法，其特征在于：所述第一单元为片内单元，所述第二单元为片外存储单元。
9.如权利要求7所述的卫星载荷软件在轨维护方法，其特征在于：所述在卫星主程序运行过程中接收地面上注的新版程序步骤具体包括：根据新版程序的大小和数传分系统的传输制约，可一次性全部上注或分块分轨上注。
10.如权利要求7或8所述的卫星载荷软件在轨维护方法，其特征在于：所述每次卫星载荷软件上电启动时，引导程序入口单元根据程序入口地址表选择第一单元主程序直接启动或搬运第二单元的新版程序至第一单元启动步骤具体包括：
卫星载荷上电开机进入引导程序，初始化必需的外设接口；
检查程序入口地址表,读取是否搬运标志，如果标志为否，片内单元启动，读取片内单元的软件运行状态标志；如果标志为是，遍历读取搬运起始地址顺序表，选中一个起始地址，对起始地址指向的程序做程序校验，校验通过则将目标位置程序搬运至第一单元。
11.如权利要求10所述的卫星载荷软件在轨维护方法，其特征在于：所述读取片内单元的软件运行状态标志还包括以下步骤：
如果是稳态版，则程序启动，当有软件升级需求时，在主程序运行过程中，由地面发送指令，开始上注新版程序，对新版程序做程序校验；对校验通过的程序，更新程序入口地址表，把是否搬运标志设为是，把新版程序的存放起始地址写入搬运起始地址顺序表的首位，把新版程序标为非稳态版本；
如果是非稳态版，当前片内程序版本可能存在故障，则读取搬运起始地址顺序表，将最近的稳态版设为搬运起始位置，遍历读取搬运起始地址顺序表，选中一个起始地址，起始地址指向的程序做程序校验，校验通过则将目标位置程序搬运至第一单元。
12.如权利要求10所述的卫星载荷软件在轨维护方法，其特征在于：所述方法还包括：读取第二单元的软件运行状态标志，如果是稳态版，程序自检，结束；如果是非稳态版，对程序做考核，考核期满由地面评估其考核期表现得出考核结果，考核合格，把该版本由非稳态版标为稳态版，把是否搬运标志设为否，把该版本第二单元存放的起始地址放在搬运起始地址顺序表的首位；考核不合格，擦除其在第二单元的存放块区，把搬运起始地址顺序表的第二位地址指向的程序在上述第二单元的存放块区备份，把是否搬运标志设为是。
13.如权利要求12所述的卫星载荷软件在轨维护方法，其特征在于：所述方法还包括以下步骤：如果搬运起始地址顺序表遍历结束，全部程序版本都校验失败，转入紧急等待状态，等待地面上注或其他接口模块的注数。
14.一种计算机存储介质，其上存有计算机可读指令，所述计算机可读指令可被处理器执行时，使所述处理器实现如权利要求7-13中任一项所述的方法。
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AN RAN: ""Electric Thrusters Configuration Strategy Study on Station-Keeping and Momentum Dumping of GEO Satellite"", 《2019 5TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON CONTROL SCIENCE AND SYSTEMS ENGINEERING》 *
安然等: ""全电推进卫星小推力变轨策略星上计算方法研究"", 《推进技术》 *

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CN111796850B (zh) 2021-05-11

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