CN112416319A

CN112416319A - 变量保护方法、装置、电子设备及存储介质

Info

Publication number: CN112416319A
Application number: CN202011263839.6A
Authority: CN
Inventors: 龙也
Original assignee: Beijing Hede Aerospace Technology Co ltd
Current assignee: Beijing Hede Aerospace Technology Co ltd
Priority date: 2020-11-12
Filing date: 2020-11-12
Publication date: 2021-02-26
Anticipated expiration: 2040-11-12
Also published as: CN112416319B

Abstract

本发明公开了一种变量保护方法、装置、电子设备及存储介质。该方法包括：获取待保护变量，所述待保护变量按照预设结构体存储；按照所述预设结构体，对所述待保护变量进行批量三取二操作；根据三取二操作结果确定所述待保护变量的正确值。上述技术方案通过按照预设结构体对需要实时保护的变量进行批量保护，能够提高变量保护过程的执行效率，保证卫星控制的可靠性。

Description

变量保护方法、装置、电子设备及存储介质

技术领域

本发明实施例涉及星载计算技术领域，尤其涉及一种变量保护方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

卫星在轨期间，星载电子设备受到宇宙射线影响，其存储器易出现单粒子翻转，导致软件代码或程序中变量出现错误，甚至引起卫星运行异常，危及整星安全。通过对变量进行多模冗余存储，可以提高对重要变量的抗翻转能力，实现对变量的有效保护，提高星载电子设备对空间环境的适应性。

然而，对于整星控制，软件代码中存储了星务、姿控、热控等分系统的大量数据和变量，虽然并非所有数据都需要保护，但现有变量保护方法需要逐个单独定义每个变量并且逐个进行纠错，导致最终工作量很大效率偏低。

发明内容

本发明提供了一种变量保护方法、装置、电子设备及存储介质及系统，以提高变量保护过程的执行效率。

第一方面，本发明实施例提供了一种变量保护方法，包括：

获取待保护变量，所述待保护变量按照预设结构体存储；

按照所述预设结构体，对所述待保护变量进行批量三取二操作；

根据三取二操作结果确定所述待保护变量的正确值。

可选的，所述预设结构体按照保护对象划分为至少两层；

其中，非底层的结构体用于逐层申明保护对象，底层的结构体用于申明各所述保护对象对应的待保护变量。

可选的，所述获取待保护变量，包括：

对顶层的结构体进行实例化申明，得到所述待保护变量对应的三维数组。

可选的，还包括：

根据所述预设结构体的尺寸，对所述待保护变量进行批量初始化。

可选的，根据所述预设结构体的尺寸，对所述待保护变量进行批量初始化，包括：

根据所述预设结构体的尺寸，通过标准初始化函数对第一类待保护变量批量清零，并将第二类待保护变量设置为对应的初始值。

可选的，所述按照所述预设结构体，对所述待保护变量进行批量三取二操作，包括：

通过纠错函数按照所述预设结构体逐字节比对所述待保护变量的三维数组；

提取所述三维数组中任意两维取值一致的元素的值，作为所述待保护变量的正确值。

可选的，还包括：

周期性调用纠错函数；或者，

在监测到所述三维数组中任意两维数组的取值不一致时，调用纠错函数。

第二方面，本发明实施例提供了一种变量保护装置，包括：

变量获取模块，用于获取待保护变量，所述待保护变量按照预设结构体存储；

三取二模块，用于按照所述预设结构体，对所述待保护变量进行批量三取二操作；

变量保护模块，用于根据三取二操作结果确定所述待保护变量的正确值。

第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如第一方面所述的变量保护方法。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面所述的变量保护方法。

第五方面，本发明实施例提供了一种系统，包括：

本发明实施例提供了一种变量保护方法、装置、电子设备及存储介质，变该方法包括：获取待保护变量，所述待保护变量按照预设结构体存储；按照所述预设结构体，对所述待保护变量进行批量三取二操作；根据三取二操作结果确定所述待保护变量的正确值。上述技术方案通过按照预设结构体对需要实时保护的变量进行批量的保护，能够提高变量保护过程的执行效率，保证卫星控制的可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种变量保护方法的流程图；

图2为本发明实施例二提供的一种变量保护方法的流程图；

图3为本发明实施例三提供的一种变量保护装置的结构示意图；

图4为本发明实施例四提供的一种电子设备的硬件结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。此外，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

需要注意，本发明实施例中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块、单元或其他对象进行区分，并非用于限定这些装置、模块、单元或其他对象所执行的功能的顺序或者相互依存关系。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种变量保护方法的流程图，本实施例可适用于针对卫星控制软件涉及的变量进行保护的情况，旨在解决由于受宇宙射线影响导致单粒子翻转、设备或软件内部数据异常的问题。具体的，该变量保护方法可以由变量保护装置执行，该变量保护装置可以通过软件和/或硬件的方式实现，并集成在电子设备中。进一步的，电子设备包括但不限定于：计算机、电脑、上位机等可用于卫星监测或控制的设备。

如图1所示，该方法具体包括如下步骤：

S110、获取待保护变量，所述待保护变量按照预设结构体存储。

具体的，待保护变量包括对卫星的监测或控制过程有影响的变量，保证待保护变量的正确性、避免由于宇宙射线影响造成的数据异常，是确保卫星监测和控制安全可靠的必要前提。示例性的，待保护变量包括整星控制系统中的姿控分系统所涉及的变量，更具体的，姿控分系统涉及的变量包括卫星的坐标、时间、轨道、姿态、遥控指令等相关的变量，例如轨道偏心率、升交点赤经、轨道幅等。待保护变量按照预设结构体存储，预设结构体按照保护对象、卫星系统或者功能模块划可分成多个或多层结构体，每个或每层结构体都是由一批变量组合而成，在有多层结构体的情况下，待保护变量按照树形结构组织并存储。

S120、按照所述预设结构体，对所述待保护变量进行批量三取二操作。

具体的，按照预设结构体的存储区域对待保护变量进行整体的三取二操作，从而实现统一批量的自动纠错。例如，预设结构体中包含了k个待保护变量，每个待保护变量都对应于一个三维数组，则在预设结构体中存储了k个三维数组

其中，如果存在任意两个列向量中的对应元素都相等，或者对应元素的异或结果为0，则判定这两列的值即为k个待保护变量的正确值；如果同一行的任意两个元素相等，或者异或结果为0，则可认为这两个元素的值为该行对应的待保护变量的正确值，进而可以利用正确值对出现异常的变量进行纠错。在此基础上，即使有一维变量发生了异常，也能够及时纠错、保证整个软件和系统的正常工作，并且以结构体的形式判断在一个结构体中的所有变量整体的正确性，可以实现对变量的批量保护，提高纠错效率和可靠性。

S130、根据三取二操作结果确定所述待保护变量的正确值。

具体的，根据三取二操作结果所确定的正确值，可对与其他两列的值不相等的列向量，或者与同一行的其他两个元素不相等的元素进行纠错，从而使待保护变量为正确值。

本实施例的变量保护方法，通过设计预设结构体并进行三取二操作，降低了针对不同类型、不同长度的待保护变量进行保护的复杂度并提高纠错效率，能够提高变量申明、初始化、存储过程的执行效率，从而实现对星上软件变量的批量化三取二防护，保证卫星控制的可靠性。

实施例二

图2为本发明实施例二提供的一种变量保护方法的流程图，本实施例是在上述实施例的基础上进行优化，对预设结构体的申明以及对待保护变量的初始化和纠错过程进行具体描述。需要说明的是，未在本实施例中详尽描述的技术细节可参见上述任意实施例。

本实施例中，将预设结构体按照保护对象划分为至少两层；其中，非底层的结构体用于逐层申明保护对象，底层的结构体用于申明各所述保护对象对应的待保护变量。例如，预设结构体分为三层，顶层的结构体用于申明各保护对象(即卫星控制分系统)，中间层的结构体用于申明各保护对象中的功能模块(或子系统)，底层的结构体用于申明各功能模块(或子系统)包含的基础变量。

本实施例中，还根据所述预设结构体的尺寸，对所述待保护变量进行批量初始化。

具体的，如图2所示，该方法具体包括如下步骤：

S210、对顶层的结构体进行实例化申明，得到待保护变量对应的三维数组。

具体的，本实施例参考面向对象的描述方法，将待保护变量按照卫星物理组成结构的各分系统、各功能模块和基础变量逐层进行申明。例如，顶层结构体的申明如下：

typedef struct

{

struct Onboard_Subsystem；//星务分系统

struct AttControl_Subsystem；//姿控分系统

struct ObrbitControl_Subsystem；//轨控分系统

struct Power_Subsystem；//能源分系统

struct ThermalControl_Subsystem；//热控分系统

struct TTC_Subsystem；//测控分系统

struct Transmission_Subsystem；//数传分系统

}Satllite；

分系统结构体的申明(以姿控分系统为例)如下：

typedef struct

{

struct CoordSystem；//坐标系统

struct TimeSystem；//时间系统

struct OrbitSystem；//轨道系统

struct AttitudeSystem；//姿态系统

struct Telecmd；//遥控指令

struct ModeState；//模式状态

struct Sensors；//敏感器

struct Actuators；//执行器

struct SolarPanel；//太阳帆板

struct FaultDiagnosie；//故障诊断

}AttControl_Subsystem；

基础变量申明(以姿控分系统为例)：

由于待保护变量均已在顶层结构体Satllite中定义，因此只需要对于Satllite进行三取二的实例化申明即可：Satllite Head2_D[3]；其中：Head2_D[0]，Head2_D[1]，Head2_D[2]即为可进行三取二比对的结构体。

S220、根据预设结构体的尺寸，通过标准初始化函数对第一类待保护变量批量清零，并将第二类待保护变量设置为对应的初始值。

具体的，采用标准的初始化函数(memset函数)对待保护变量进行批量初始化，按结构体大小对各结构体中第一类待保护变量存储区域进行批量清零即可：memset(Head2_D,0,3*sizeof(Head2_D))。但对于需要赋予特殊初始值的第二类待保护变量，则仍需单独赋值，从而提高初始化的效率以及灵活性。

S230、通过纠错函数按照预设结构体逐字节比对待保护变量的三维数组。

具体的，调用纠错函数，采用逐字节比对方法，快速对预设结构体存储区域内从头至尾逐字节比对待保护变量的三维数组，以通过三取二操作，实现统一批量纠错。

S240、提取三维数组中任意两维取值一致的元素的值，作为待保护变量的正确值。

具体的，对于预设结构体中存储的k个三维数组，如果存在任意两个列向量中的对应元素都相等，或者对应元素的异或结果为0，则将这两列的值作为k个待保护变量的正确值；如果同一行的任意两个元素相等，或者异或结果为0，则将这两个元素的值为该行对应的待保护变量的正确值。在此基础上，以结构体的形式判断在一个结构体中的所有变量整体的正确性，从而实现对变量的批量保护和逐个纠错，提高纠错效率和可靠性。

可选的，还包括：周期性调用纠错函数；或者，在监测到所述三维数组中任意两维数组的取值不一致时，调用纠错函数。

具体的，通过调用纠错函数以实现周期性纠错或触发性纠错。周期性纠错是指通过周期性调用纠错函数，自动对顶层结构体进行三取二操作和纠错，使纠错具有更高的时效性；触发性纠错是指在三取二操作过程中一旦发现任意待保护变量存在异常，则触发调用纠错函数，以避免不必要的操作，进一步提高效率。

本发明实施例二提供的变量保护方法，在上述实施例的基础上进行优化，针对星上软件重要变量防护问题，可以高效、快速地定位待保护变量，避免单粒子可能引起的变量异常；通过采用预设结构体对待保护变量进行统一批量的申明、定义或初始化，按照面向对象的方式组织待保护变量，降低了针对不同类型、不同长度的待保护变量进行保护的复杂度并提高纠错效率，具有良好的可编程、可追溯、可管理特性，不仅能提升编码效率，而且能避免碎片化定义、零散化操作可能带来的低级错误和遗漏；此外，通过采用周期性纠错或触发性纠错的模式，可兼顾全局自动纠错需求与变量异常即时纠错需求，具备完整可靠的纠错能力。

实施例三

图3为本发明实施例三提供的一种变量保护装置的结构示意图。如图3所示，本实施例提供的变量保护装置包括：

变量获取模块310，用于获取待保护变量，所述待保护变量按照预设结构体存储；

三取二模块320，用于按照所述预设结构体，对所述待保护变量进行批量三取二操作；

变量保护模块330，用于根据三取二操作结果确定所述待保护变量的正确值。

本发明实施例三提供的一种变量保护装置，通过设计预设结构体并进行三取二操作，降低了针对不同类型、不同长度的待保护变量进行保护的复杂度并提高纠错效率，能够提高变量申明、初始化、存储过程的执行效率，从而实现对星上软件变量的批量化三取二防护，保证卫星控制的可靠性。

在上述实施例的基础上，所述预设结构体按照保护对象划分为至少两层；

在上述实施例的基础上，变量获取模块310，用于：

在上述实施例的基础上，还包括：

初始化模块，用于根据所述预设结构体的尺寸，对所述待保护变量进行批量初始化。

在上述实施例的基础上，初始化模块，具体用于：

在上述实施例的基础上，三取二模块，用于：

在上述实施例的基础上，还包括：

调用模块，用于周期性调用纠错函数；或者，在监测到所述三维数组中任意两维数组的取值不一致时，调用纠错函数。

本发明实施例三提供的变量保护装置可以用于执行上述任意实施例提供的变量保护方法，具备相应的功能和有益效果。

实施例四

图4为本发明实施例四提供的一种电子设备的硬件结构示意图。电子设备包括但不限定于：计算机、电脑、上位机等可用于卫星监测或控制的设备。如图4所示，本实施例提供的一种电子设备，包括：处理器410和存储装置420。该电子设备中的处理器可以是一个或多个，图4中以一个处理器410为例，所述电子设备中的处理器410和存储装置420可以通过总线或其他方式连接，图4中以通过总线连接为例。

所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器410执行，使得所述一个或多个处理器实现上述实施例中任意所述的变量保护方法。

该电子设备中的存储装置420作为一种计算机可读存储介质，可用于存储一个或多个程序，所述程序可以是软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中变量保护方法对应的程序指令/模块(例如，附图3所示的变量保护装置中的模块，包括：变量获取模块310、三取二模块320以及变量保护模块330)。处理器410通过运行存储在存储装置420中的软件程序、指令以及模块，从而执行电子设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的变量保护方法。

存储装置420主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据电子设备的使用所创建的数据等(如上述实施例中的待保护变量、预设结构体等)。此外，存储装置420可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储装置420可进一步包括相对于处理器410远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至电子设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

并且，当上述电子设备中所包括一个或者多个程序被所述一个或者多个处理器410执行时，进行如下操作：获取待保护变量，所述待保护变量按照预设结构体存储；按照所述预设结构体，对所述待保护变量进行批量三取二操作；根据三取二操作结果确定所述待保护变量的正确值。

本实施例提出的电子设备与上述实施例提出的变量保护方法属于同一发明构思，未在本实施例中详尽描述的技术细节可参见上述任意实施例，并且本实施例具备与执行变量保护方法相同的有益效果。

在上述实施例的基础上，本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被变量保护装置执行时实现本发明上述任意实施例中的变量保护方法，该方法包括：获取待保护变量，所述待保护变量按照预设结构体存储；按照所述预设结构体，对所述待保护变量进行批量三取二操作；根据三取二操作结果确定所述待保护变量的正确值。

当然，本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的变量保护方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的变量保护方法中的相关操作，且具备相应的功能和有益效果。

通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的变量保护方法。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims

1.一种变量保护方法，其特征在于，包括：

获取待保护变量，所述待保护变量按照预设结构体存储；

根据三取二操作结果确定所述待保护变量的正确值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设结构体按照保护对象划分为至少两层；

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取待保护变量，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述预设结构体的尺寸，对所述待保护变量进行批量初始化，包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按照所述预设结构体，对所述待保护变量进行批量三取二操作，包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：

周期性调用纠错函数；或者，

8.一种变量保护装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-7中任一所述的变量保护方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一所述的变量保护方法。