CN113326166B - 一种星座在轨信息注入方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种星座在轨信息注入方法，采用双机同时更新，首先星务计算机主机收到注入指令后，启动备份机，使得星务计算机主机及备份机可同时接收上行注入数据，进行代码更新，数据接收完成后，星务计算机主机关闭备份机。

Description

一种星座在轨信息注入方法

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，特别涉及一种星座在轨信息注入方法。

背景技术

近些年来，随着卫星的需求的增加，科技的进步，卫星进行在轨组网、共同协作以完成任务的情况越来越普遍。卫星组网少则包含几十颗，多则成百上万颗的卫星。然而，受到研制周期或测试的影响等，卫星星座在轨维护，如参数更新或代码更新等，常有发生，如何高效快速安全可靠的实现在轨参数、数据甚至是代码的更新，成为迫切需求。

目前，对卫星的在轨维护是由地面站根据卫星运行出入境时间，选择合适的入境时机，注入需要更新的参数、数据或代码，注入成功后，再等待时机，在卫星入境后，将需要更新的单机切换至备机，重复上述操作，在完成一个单机在轨更新后，再更新到下一单机或星座的下一卫星，直到所有星座卫星数据注入完成。

这样信息注入存在以下不足：

1.效率低下，耗费资源太多。

2.操作复杂、存在安全隐患。

发明内容

针对现有技术中的部分或全部问题，本发明提供一种星座在轨信息注入方法，其采用双机同时更新，包括：

星务计算机主机收到注入指令，启动备份机；

星务计算机主机及备份机同时接收上行注入数据，进行代码更新；以及

星务计算机主机关闭备份机。

进一步地，所述启动备份机是指将备份机设置为仅接收遥控端口的注入数据，但不输出。

进一步地，所述星务计算机主机和/或备份机至少包括热备份及冷备份两种工作模式。

进一步地，所述星务计算机主机通过星务软件使能GPIO口的数值，实现备份机的启动及关闭。

进一步地，所述GPIO口至少包括：

P0端口，用于使能输出接口；

P1端口，用于复位EEPROM；

P2端口，用于复位双机FIFO；

P3端口，用于关闭对方机；以及

P4端口，用于启动对方机。

其中，在本发明中，相对于星务计算机主机而言，所述“对方机”是指备份机，相对于备份机而言，所述“对方机”是指星务计算机主机。

本发明公开的一种星座在轨信息注入方法，采用双机同时更新，在更新过程中无需切换主备机，避免了切机使得卫星进入“休克”状态，进而保障了卫星的安全性。此外，双机同时更新，可以提高信息的更新效率，降低资源耗费。

附图说明

为进一步阐明本发明的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本发明的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本发明的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。

图1示出本发明一个实施例的一种星座在轨信息注入方法的流程示意图；以及

图2示出本发明一个实施例的星务计算机的星务处理模块模块的功能框图。

具体实施方式

以下的描述中，参考各实施例对本发明进行描述。然而，本领域的技术人员将认识到可在没有一个或多个特定细节的情况下或者与其它替换和/或附加方法、材料或组件一起实施各实施例。在其它情形中，未示出或未详细描述公知的结构、材料或操作以免模糊本发明的发明点。类似地，为了解释的目的，阐述了特定数量、材料和配置，以便提供对本发明的实施例的全面理解。然而，本发明并不限于这些特定细节。此外，应理解附图中示出的各实施例是说明性表示且不一定按正确比例绘制。

在本说明书中，对“一个实施例”或“该实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。在本说明书各处中出现的短语“在一个实施例中”并不一定全部指代同一实施例。

需要说明的是，本发明的实施例以特定顺序对工艺步骤进行描述，然而这只是为了阐述该具体实施例，而不是限定各步骤的先后顺序。相反，在本发明的不同实施例中，可根据工艺的调节来调整各步骤的先后顺序。

在现有的星座卫星设计中，各单机多设置有主备机。因此，在在轨维护中，例如星务计算机等核心单机或装置均需要进行双机更新。目前，在轨维护是对逐个卫星逐个单机进行操作，在目前常用的2000bps的速率下，如需注入200KB的数据，需要超过1600秒，再加上帧的保护间隔，需要1600×5秒，因此，整体需要约130分钟。由于在轨数据或代码的注入需要根据卫星运行出入境时间操作，则在注入不出错，整个过程顺利的前提下，按每轨入境10分钟计算，200KB数据的注入需要至少约13轨，双机则需要至少26轨，整个星座需要的时间和资源更多。由于卫星测控资源通常比较紧张，因此比较难以调用满足需求的测控资源，这使得数据或代码注入经常被其他优先级更高的操作打断，很有可能导致更新失败。此外，由于目前大多数的星务计算机或数管计算机的采用双机冷备的方式，因此对于需要双机更新的单机而言，目前通常是在主机更新完成后，切换至备机进行更新，然而，对于星务计算机而言，其作为卫星集中式的控制中心，切机通常是在星务系统异常时所采取的应对措施，在切机过程中，卫星处于“休克”状态，有一定的安全隐患。针对上述问题，发明人经过研究发现，如能够实现双机同时更新，一方面可以提高信息的更新效率，降低对资源耗费，在星座中有多个卫星需要代码更新时，效率的提升更为显著，可以大大减少地面站的工作量，另一方面还可简化注入流程，使得不需切机，进而避免卫星进入“休克”状态，以保障卫星的安全可靠性。

基于上述洞察，发明人首先将星务计算机的硬件设计为冷热备份，使得星务计算机可以至少可工作于冷备份、热备份两种工作状态，其中，所述冷备份是指仅当主机关闭时，备份机才开启并工作，热备份是指备份机始终开启，并与主机保持同步，使得可随时启用备份机。为了更好地实现在轨信息注入，在本发明的一个实施例中，所述星务计算机还可工作于温备份工作状态，即仅接受遥控端口的注入数据，但不输出数据。在本发明的实施例中，所述星务计算机的硬件缺省为冷备份，但可通过例如星务软件控制所述星务计算机转换为热备份或温备份状态。同时，所述星务软件还可控制星务计算机主机及备份机的当班权。

星务处理器模块(CPU)是星务计算机的数据处理核心，在本发明的一个实施例中，所述星务处理模块的功能框图如图2所示，包括处理器、FPGA、程序存储器(即PROM存储区)、数据存储器、上电复位电路、驱动电路(图中未示出)、系统时钟电路以及其他外部接口电路组成。其中，所述处理器通过控制总线控制所述程序存储器、数据存储器以及FPGA，并通过地址总线以及数据总线实现所述程序存储器、数据存储器以及FPGA的数据读写。所述数据存储器包括SRAM存储区、MRAM存储区。所述FPGA主要功能包括实时时钟单元、校时脉冲输出、CAN总线逻辑控制、看门狗电路、双机交互(双机FIFO)以及其他逻辑功能的实现。所述处理器可采用AT697。

基于所述星务处理器模块，所述星务计算机的状态位为所述星务处理器模块内部的GPIO口，所述GPIO口包括P0-P7共8个端口，在本发明的一个实施例中，所述星务计算机端口配置如表1所示，其中，P0端口用于使能输出接口，以控制所述星务计算机是否能够进行数据输出，当P0端口设置为0时，使能输出接口，P1端口用于复位EEPROM，当P1端口设置为0时，复位EEPROM，P2端口用于复位双机FIFO，当P2端口设置为0时，复位双机FIFO，P3端口用于关闭对方机，当P3端口设置为0时，关闭对方机，以及P4端口用于开启对方机，当P4端口设置为0时，开启对方机，在本发明中，相对于星务计算机主机而言，所述“对方机”是指备份机，相对于备份机而言，所述“对方机”是指星务计算机主机。

表1

基于所述星务处理器模块，在本发明的实施例中，所述星务计算机的状态如表2所示。

表2

例如，当需要锁存状态量值时，仅对地址0x1140,0000进行读操作，又例如当需要读取状态量值，则读取地址0x1130,0000中的数据。

基于所述星务计算机，一种星座在轨信息注入方法的流程示意图如图1所示。所述方法的关键在于，星务计算机主机及备份机同时接收上行注入数据，同步更新。如图1所示，一种星座在轨信息注入方法，包括：

首先，在步骤101，启动备份机。在需要数据注入时，星务计算机主机收到注入指令后，启动备份机，此时星务计算机主机依然作为主机，而备份机工作于“温备份”状态，即备份机仅接收遥控端口的注入数据，但不输出数据。在本发明的一个实施例中，星务计算机主机通过星务软件使能GPIO口的数值，实现备份机的启动，具体而言，是将GPIO口的P4端口置0，使得备份机上电启动，所述备份机启动后，备份机通过星务软件使能GPIO口的数值，将备份机设置为“温备份”状态，具体来说，是将备份机的GPIO口的P1端口置1，使得备份机输出端口不是能，不能进行数据输出，至此，星务计算机主机及备份机均可接收遥测注入数据；

接下来，在步骤102，代码更新。星务计算机主机及备份机同时接收上行注入数据，进行代码更新；以及

最后，在步骤103，关闭备份机。星务计算机主机关闭备份机，使得备份机重新进入“冷备份”状态。在本发明的一个实施例中，星务计算机主机通过星务软件使能GPIO口的数值，实现备份机的关闭，具体而言，是将GPIO口的P3端口置0，使得备份机断电关闭，至此，星务系统恢复至数据注入前的双机冷备份状态，整星完成数据注入。

本发明提供的一种星座在轨信息注入方法，在接收上行注入数据前，首先将备份机设置为可接收遥控端口注入数据但不可输出的“温备份”状态，然后使得星务计算机主机及备份机同时接收上行注入数据，同步完成代码更新，一方面避免了切机操作引起的卫星“休克”状态，降低了卫星的安全隐患，另一方面，由于双机同时接收数据，也大大提高了信息的更新效率，降低了对资源耗费，当有多个卫星需要代码更新的情况，可以减少地面站的工作量，因此，所述方法可广泛适用于卫星星座。

尽管上文描述了本发明的各实施例，但是，应该理解，它们只是作为示例来呈现的，而不作为限制。对于相关领域的技术人员显而易见的是，可以对其做出各种组合、变型和改变而不背离本发明的精神和范围。因此，此处所公开的本发明的宽度和范围不应被上述所公开的示例性实施例所限制，而应当仅根据所附权利要求书及其等同替换来定义。

Claims (5)

1.一种星座在轨信息注入方法，其特征在于，采用双机同时更新，包括步骤：

星务计算机主机收到注入指令后，启动备份机；

星务计算机主机及备份机同时接收上行注入数据，进行代码更新；以及

星务计算机主机关闭备份机。

2.如权利要求1所述的星座在轨信息注入方法，其特征在于，所述启动备份机包括：

使得备份机上电；以及

将备份机设置为仅接收遥控端口的注入数据，但不输出。

3.如权利要求1所述的星座在轨信息注入方法，其特征在于，所述星务计算机主机和/或备份机至少包括热备份及冷备份两种工作模式。

4.如权利要求1所述的星座在轨信息注入方法，其特征在于，所述星务计算机主机通过星务软件使能GPIO口的数值，实现备份机的启动及关闭。

5.如权利要求4所述的星座在轨信息注入方法，其特征在于，所述GPIO口至少包括：

P0端口，其被配置为能够使能输出接口；

P1端口，其被配置为能够复位EEPROM；

P2端口，其被配置为能够复位双机FIFO；

P3端口，其被配置为能够关闭对方机；以及

P4端口，其被配置为能够启动对方机。