CN113760605B - 深空探测器整器断电再上电器地通信再恢复实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种深空探测器整器断电再上电器地通信再恢复实现方法，实现深空探测器从异常休眠或断电模式恢复有电模式后，器上处理器软件根据非易失存储器中存储重要数据和整器能源输出状态，按照一定的设计逻辑实现器上断电再上电的自主管理，按照备份重要数据周期性自动设置测控系统工作状态，确保探测器发出的遥测信息被地面站接受，实现器地通信链路的自主恢复，使用于后期空间探测中。通过地面上注探测器优先级策略及故障后恢复的测控模式，器上软件自主诊断探测器工作状态，将重要数据备份后写入非易失存储器进行存储，在探测器从休眠或断电模式恢复后，通过处理器软件诊断后自主实现探测器状态的建立，实现断电再上电后器地通信链路的建立。
Description
技术领域
本发明涉及在轨航天器整器的技术领域，具体地，涉及深空探测器整器断电再上电器地通信再恢复实现方法。
背景技术
由于深空探测器地通信距离远，时延大，整器一旦发生异常，地面无充分的处置时间，因此有必要针对深空探测器与地面的通信链路开展充分的可靠性设计，设计自主故障诊断恢复程序，一旦航天器在轨整器异常掉电的故障模式，探测器能够自主选择器上自主处理的方法，实现深空探测器与地面测控站的周期性通信，待建立器地通信链路后再通过上行指令设置探测器状态，该方案也可用于近地航天器的维护，具有较好的适用性和推广性。
在公告号为CN102778889B的专利文献中公开了一种航天器姿态控制系统的间歇性故障容错分析方法，步骤是：首先建立航天器姿态控制系统数学模型；其次建立间歇性控制器故障的数学模型；运用Lyapunov方法设计控制器，并分别刻画姿控系统在正常情况和故障情况下的行为，用随机切换系统模型描述带有间歇性故障的航天器姿控系统的运行全过程；进而将姿控系统的容错分析问题转化为带有不稳定模态的切换系统的稳定性分析问题，提供一种容错判断准则以实时地判断当前系统是否稳定，只要满足该准则，则不需要采取任何容错控制措施，系统在正常状态和故障状态的平衡作用下依然可以保持稳定。
在公告号为CN103135465B的专利文献中公开了一种航天器扩频应答机在轨闩锁故障的解除方法，首先建立扩频应答机状态关系表，用于固定存储扩频应答机的当前状态和下次期望状态的对应关系。此后，卫星数管分系统的中央处理单元在每个采集周期都获取扩频应答机的状态，通过查找扩频应答机状态关系表，判断采集到的扩频应答机的状态是否与扩频应答机状态关系表中记录的与该采集周期对应的期望状态是否一致，判断扩频应答机工作是否正常。当扩频应答机连续工作异常持续固定数量个状态周期后，判断扩频应答机发生闩锁故障，此时发送扩频应答机断电指令，在延时一定时间间隔确保扩频应答机关机后，重新发送扩频应答机加电指令，扩频应答机的一次闩锁解除工作结束。
在公开号为CN105117576A的专利文献中公开了一种基于故障传播的航天器系统级单粒子翻转影响分析方法，包括空间辐射环境效应评估，系统单粒子故障传播建模，面向器件级、单机级和系统级的单粒子翻转故障率计算。
针对上述中的相关技术，发明人认为深空探测器地通信距离远，时延大，整器一旦发生异常，地面无充分的处置时间，因此，需要提出一种技术方案以改善上述技术问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种深空探测器整器断电再上电器地通信再恢复实现方法。
根据本发明提供的一种深空探测器整器断电再上电器地通信再恢复实现方法，利用非易失存储器的特性，由处理器软件在非易失存储器不同区域周期性存储相应的备份重要数据，当整器异常休眠或掉电后再上电时，处理器软件按照逻辑使用非易失存储器存储的备份重要数据恢复整器状态，并启动周期性测控恢复子程序，自动建立器地通信链路；所述方法包括如下步骤：
步骤S1：处理器软件周期性定时向非易失存储器的不同区域写入第一份、第二份、第三份探测器器上状态信息；
步骤S2：地面上注非易失存储器参数允许使用标志；若参数≠0xFFFFH，则认为允许使用非易失存储器存储的备份重要数据恢复器上状态；若参数＝0xFFFFH，则认为不允许使用非易失存储器存储的备份重要数据恢复器上状态；
步骤S3：当管理单元发生复位后，包括异常休眠或整器断电后，处理器软件首先从自身存储器高端的备份重要数据恢复状态，若自身存储器高端存储的重要数据备份包的遥测包头信息或包校验和均不正确，则使用他机的存储的备份重要数据恢复状态；
步骤S4：若需从他机存储的信息恢复探测器状态，若从他机获取的备份重要数据的包头信息和包校验和均不正确，则使用非易失存储器存储的备份重要数据恢复状态；
步骤S5：若非易失存储器存储的备份重要数据允许使用状态满足使用条件，则确认是发生了异常休眠或断电重启，从非易失存储器恢复重要数据备份包恢复；若允许使用标志不满足使用条件，则认为首次上电初始状态，不发送任何指令，使用处理器软件的默认状态设置器上状态；
步骤S6：若允许使用标志满足使用条件，则认为允许使用非易失存储器存储的数据恢复器上状态；
步骤S7：若第一份备份重要数据有效，则使用第一份备份重要数据恢复器上状态；否则一次判断第二份、第三份备份重要数据，然后启用周期性模板开启对地通信链路；
步骤S8：若所有备份重要数据无效，则按照首次上电的默认状态进行设置。
优选地，所述所述步骤S1中使用非易失存储器分区多次存储重要数据进行备份。
优选地，所述步骤S2中使用地面上注非易失存储器参数允许使用标志。
优选地，所述步骤S3中使用处理器高端存储的数据恢复器上状态。
优选地，所述步骤S4中判断自身处理器高端存储数据错误后，从他机恢复重要数据备份。
优选地，所述步骤S5中当判断他机备份重要数据恢复错误后，再从非易失存储器恢复重要数据备份。
优选地，所述步骤S6中地面允许使用非易失存储器信息允许使用标志满足使用条件后，则使用非易失存储器存储的数据恢复器上状态，同时启用周期性模板开启对地通信链路。
优选地，所述步骤S7中地面允许使用非易失存储器信息允许使用标志满足使用条件后，若第一份备份重要数据恢复错误，则依次使用第二份、第三份备份重要数据恢复器上状态，同时启用周期性模板开启对地通信链路。
优选地，所述步骤S8中当地面允许使用非易失存储器信息允许使用标志满足使用条件后，所有备份的重要数据全部错误后，则按照首次上电默认状态设置探测器状态，同时按照正常默认状态建立对地通信链路。
优选地，正常工作模式下，整器未发生断电再上电异常情况下，自主管理功能无需启用；当发生该极端工况后，当判断断电非易失存储器数据使用允许使用后，再注意判断备份重要数据的包头和校验信息。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明通过处理器软件周期性定时向非易失存储器的不同区域写入第一份、第二份、第三份探测器器上状态信息，解决了断电后恢复数据的来源问题；
2、本发明通过地面注非易失存储器参数允许使用标志，解决了正常首次上电过程中非易失存储器存储数据错误使用的问题；
3、本发明通过处理器复位后对自身掉电易失的备份数据校验是否正确，可以通过他机存储的备份重要数据恢复状态，避免了自身单机单独断电导致的误判整器掉电的问题；
4、本发明通过处理器复位后若从他机存储的备份信息恢复异常，则使用非易失存储器存储的备份重要数据恢复状态，则确认了是整器发生了断电事件；
5、本发明通过对非易失存储器是否允许使用标志的判断，再次确认了整器工作状态，避免了非易失存储器的备份数据错误使用；
6、本发明通过一次判断第一份、第二份、第三份备份数据的正确性，避免了异常掉电过程的非易失存储器数据错误写入问题，再次确保了断电后再上电器地通信恢复的有效性；
7、本发明通过判读非易失存储器数据有效性，若所有备份重要数据无效，则按照首次上电的默认状态进行状态设置。
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为本发明非易失存储器存储重要数据备份框图；
图2为本发明整器断电再上电器地通信再恢复程序执行框图。
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。
参照图1和图2，本发明设计的深空探测器整器断电再上电器地通信再恢复实现方法，可以实现深空探测器从异常休眠或断电模式恢复有电模式后，器上处理器软件能够根据非易失存储器中存储重要数据和整器能源输出状态，按照一定的设计逻辑实现器上断电再上电的自主管理，然后按照备份重要数据周期性自动设置测控系统工作状态，确保探测器发出的遥测信息可以被地面站接受，实现器地通信链路的自主恢复，该方法可使用于后期空间探测中。
本发明的目的在于提供一种深空探测器整器断电再上电器地通信再恢复实现方法，实现了整器断电后的测控恢复，提高了深空探测器的在轨存活率。
为实现上述目的，本发明提出的一种深空探测器整器断电再上电器地通信再恢复实现方法，由处理器软件和非易失存储器组成系统，处理器软件周期性将探测器状态分区多份写入非易失存储器，再次上电时通过诊断备份重要数据的包头、包校验和和非易失存储器的允许使用标志，实现非易失存储器备份重要数据的正确使用。
本发明通过地面上注探测器优先级策略及故障后恢复的测控模式字，器上软件自主诊断探测器工作状态，并将重要数据备份后写入非易失存储器进行存储，在探测器从休眠或断电模式恢复后，通过处理器软件诊断后自主实现探测器状态的建立，从而实现断电再上电后器地通信链路的建立。
一种深空探测器整器断电再上电器地通信再恢复实现方法，利用非易失存储器的特性，由处理器软件在非易失存储器不同区域周期性存储相应的备份重要数据，一旦当整器异常休眠或掉电后再上电时，处理器软件按照一定逻辑使用非易失存储器存储的备份重要数据恢复整器状态，并启动周期性测控恢复子程序，自动建立器地通信链路，从而实现深空器地通信链路的再次建立。
一种深空探测器整器断电再上电器地通信再恢复实现方法，包括如下步骤：
步骤S1：处理器软件周期性定时向非易失存储器的不同区域写入第一份、第二份、第三份测器器上状态信息；使用非易失存储器分区多次存储重要数据进行备份，防止单次写入数据故障导致的无法恢复成功的问题。
步骤S2：地面上注非易失存储器参数允许使用标志，若该参数≠0xFFFFH，则认为允许使用非易失存储器存储的备份重要数据恢复器上状态；若该参数＝0xFFFFH，则认为不允许使用非易失存储器存储的的备份重要数据恢复器上状态；使用地面上注非易失存储器参数允许使用标志，防止首次上电错误使用非易失存储器参数误恢复器上状态的问题。
步骤S3：当管理单元发生复位后(包括异常休眠或整器断电后)，处理器软件首先从自身存储器高端的备份重要数据恢复状态，若自身存储器高端存储的重要数据备份包的遥测包头信息或包校验和均不正确，则使用他机的存储的备份重要数据恢复状态；优先使用处理器高端存储的数据恢复器上状态，防止自身热复位等异常导致从他机恢复状态错误的问题。
步骤S4：若需从他机存储的信息恢复探测器状态，若从他机获取的备份重要数据的包头信息和包校验和均不正确，则使用非易失存储器存储的备份重要数据恢复状态；判断自身处理器高端存储数据错误后，优先从他机恢复重要数据备份，防止仅本机异常上电错误使用非易失存储器的备份重要数据误恢复器上错误状态。
步骤S5：若非易失存储器存储的备份重要数据允许使用状态满足使用条件，则确认是发生了异常休眠或断电重启，从非易失存储器恢复重要数据备份包恢复；若允许使用标志不满足使用条件，则认为首次上电初始状态，不发送任何指令，使用处理器软件的默认状态设置器上状态；当判断他机备份重要数据恢复错误后，再从非易失存储器恢复重要数据备份，防止本机、他机数据异常无法恢复探测器正常状态。
步骤S6：若允许使用标志满足使用条件，则认为允许使用非易失存储器存储的数据恢复器上状态；地面允许使用非易失存储器信息允许使用标志满足使用条件后，则使用非易失存储器存储的数据恢复器上状态，同时启用周期性模板开启对地通信链路。
步骤S7：若第一份备份重要数据有效，则使用第一份备份重要数据恢复器上状态；否则一次判断第二份、第三份备份重要数据，然后启用周期性模板开启对地通信链路；地面允许使用非易失存储器信息允许使用标志满足使用条件后，若第一份备份重要数据恢复错误，则依次使用第二份、第三份备份重要数据恢复器上状态，同时启用周期性模板开启对地通信链路。
步骤S8：若所有备份重要数据无效，则按照首次上电的默认状态进行设置；当地面允许使用非易失存储器信息允许使用标志满足使用条件后，所有备份的重要数据全部错误后，则按照首次上电默认状态设置探测器状态，同时按照正常默认状态建立对地通信链路。
本发明涉及在轨航天器整器异常断电后的状态恢复，提供了一种利用非易失存储器掉电存储数据不丢失的特性，通过处理器软件设置不同模式的重要数据备份，在探测器发生异常断电的极端工况下，探测器再次上电后采用不同的策略实现整器状态恢复的方法，解决了深空探测器整器断电再上电后器地通信链路无法恢复的问题。
设置非易失存储器初始状态与允许使用的状态不一致，只有满足允许使用状态后才使用非易失存储器存储的备份重要数据恢复探测器状态，否则按照正常上电进行；设置非易失存储器允许使用状态，防止首次正常上电和异常断电再上电状态设置错误。
处理器软件周期性定时向非易失存储器分区多份写入备份重要数据进行存储；处理器软件周期性定时向非易失存储器分区多份写入备份重要数据进行存储，防止空间单粒子导致的数据异常翻转，为异常断电再上电做好数据准备。
处理器软件发生异常复位后，优先使用自身高端备份数据恢复状态，当包头或包校验和不正确时优先使用他机存储的重要数据恢复状态；当处理器软件发生异常复位后，首先判断是否自身发生热复位异常，如是，则通过处理高端内存存储的重要数据恢复探测器状态。
当从他机恢复的重要数据包头或包校验和不正确时，则使用非易失存储器存储的重要数据恢复状态；当处理器软件发生异常复位后，若判断是自身发生冷复位异常，则优先通过他机存储的重要数据恢复探测器状态。
当从非易失存储器存储第一份恢复的重要数据包头或包校验和正确时，则按照备份重要数据恢复器上状态，同时自主运行周期性测控链路通信程序；否则使用非易失存储器存储第二份的重要数据恢复状态；当处理器软件发生异常复位后，若判断他机恢复的重要数据异常，则判断是发生了整器异常断电；若非易失存储器允许使用状态满足使用条件，则尝试通过断电非易失存储器的第一份数据恢复探测器状态，并运行周期性测控链路通信程序。
当从非易失存储器存储第二份恢复的重要数据包头或包校验和正确时，则按照备份重要数据恢复器上状态，同时自主运行周期性测控链路通信程序；则使用非易失存储器存储第三份的重要数据恢复状态；当处理器断电再上后，若通过断电非易失存储器的第一份数据重要数据判断异常后，则通过断电非易失存储器的第二份数据恢复探测器状态，并运行周期性测控链路通信程序；当处理器断电再上后，若通过断电非易失存储器的第三份数据重要数据判断异常，则按照正常首次上电设置探测器默认初始状态。
当从非易失存储器存储第三份恢复的重要数据包头或包校验和不正确时，则按照首次上电设置探测器默认状态；当处理器断电再上后，若通过断电非易失存储器的第二份数据重要数据判断异常后，则通过断电非易失存储器的第三份数据恢复探测器状态，并运行周期性测控链路通信程序。
为进一步对本发明进行详细说明，以采用本发明设计的深空探测器整器断电再上电器地通信再恢复实现方法，处理器软件周期性向断电非易失存储器写入多份重要数据，重要数据有自身的包头和包校验和信息，用于判断重要数据内容是否可用。
正常工作模式下，整器未发生断电再上电异常情况下，该自主管理功能无需启用；当发生该极端工况后，当判断断电非易失存储器数据使用允许使用后，再注意判断备份重要数据的包头和校验信息，只有正确的备份数据才会使用。
地面测试模式下，只有当测试该功能时，才设置判断断电非易失存储器数据使用允许标志，然后按照备份重要数据设置整器状态，否则为不启用状态，不会影响整器正常电测。
以上对本发明的具体实施进行了描述。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形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
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 (10)
1.一种深空探测器整器断电再上电器地通信再恢复实现方法，其特征在于，利用非易失存储器的特性，由处理器软件在非易失存储器不同区域周期性存储相应的备份重要数据，当整器异常休眠或掉电后再上电时，处理器软件按照逻辑使用非易失存储器存储的备份重要数据恢复整器状态，并启动周期性测控恢复子程序，自动建立器地通信链路；所述方法包括如下步骤：
步骤S1：处理器软件周期性定时向非易失存储器的不同区域写入第一份、第二份、第三份探测器器上状态信息；
步骤S2：地面上注非易失存储器参数允许使用标志；若参数≠0xFFFFH，则认为允许使用非易失存储器存储的备份重要数据恢复器上状态；若参数＝0xFFFFH，则认为不允许使用非易失存储器存储的备份重要数据恢复器上状态；
步骤S3：当管理单元发生复位后，包括异常休眠或整器断电后，处理器软件首先从自身存储器高端的备份重要数据恢复状态，若自身存储器高端存储的重要数据备份包的遥测包头信息或包校验和均不正确，则使用他机的存储的备份重要数据恢复状态；
步骤S4：若需从他机存储的信息恢复探测器状态，若从他机获取的备份重要数据的包头信息和包校验和均不正确，则使用非易失存储器存储的备份重要数据恢复状态；
步骤S5：若非易失存储器存储的备份重要数据允许使用状态满足使用条件，则确认是发生了异常休眠或断电重启，从非易失存储器恢复重要数据备份包恢复；若允许使用标志不满足使用条件，则认为首次上电初始状态，不发送任何指令，使用处理器软件的默认状态设置器上状态；
步骤S6：若允许使用标志满足使用条件，则认为允许使用非易失存储器存储的数据恢复器上状态；
步骤S7：若第一份备份重要数据有效，则使用第一份备份重要数据恢复器上状态；否则一次判断第二份、第三份备份重要数据，然后启用周期性模板开启对地通信链路；
步骤S8：若所有备份重要数据无效，则按照首次上电的默认状态进行设置。
2.根据权利要求1所述的深空探测器整器断电再上电器地通信再恢复实现方法，其特征在于，所述步骤S1中使用非易失存储器分区多次存储重要数据进行备份。
3.根据权利要求1所述的深空探测器整器断电再上电器地通信再恢复实现方法，其特征在于，所述步骤S2中使用地面上注非易失存储器参数允许使用标志。
4.根据权利要求1所述的深空探测器整器断电再上电器地通信再恢复实现方法，其特征在于，所述步骤S3中使用处理器高端存储的数据恢复器上状态。
5.根据权利要求1所述的深空探测器整器断电再上电器地通信再恢复实现方法，其特征在于，所述步骤S4中判断自身处理器高端存储数据错误后，从他机恢复重要数据备份。
6.根据权利要求1所述的深空探测器整器断电再上电器地通信再恢复实现方法，其特征在于，所述步骤S5中当判断他机备份重要数据恢复错误后，再从非易失存储器恢复重要数据备份。
7.根据权利要求1所述的深空探测器整器断电再上电器地通信再恢复实现方法，其特征在于，所述步骤S6中地面允许使用非易失存储器信息允许使用标志满足使用条件后，则使用非易失存储器存储的数据恢复器上状态，同时启用周期性模板开启对地通信链路。
8.根据权利要求1所述的深空探测器整器断电再上电器地通信再恢复实现方法，其特征在于，所述步骤S7中地面允许使用非易失存储器信息允许使用标志满足使用条件后，若第一份备份重要数据恢复错误，则依次使用第二份、第三份备份重要数据恢复器上状态，同时启用周期性模板开启对地通信链路。
9.根据权利要求1所述的深空探测器整器断电再上电器地通信再恢复实现方法，其特征在于，所述步骤S8中当地面允许使用非易失存储器信息允许使用标志满足使用条件后，所有备份的重要数据全部错误后，则按照首次上电默认状态设置探测器状态，同时按照正常默认状态建立对地通信链路。
10.根据权利要求1所述的深空探测器整器断电再上电器地通信再恢复实现方法，其特征在于，正常工作模式下，整器未发生断电再上电异常情况下，自主管理功能无需启用；当发生断电再上电异常情况后，当判断断电非易失存储器数据使用允许使用后，再注意判断备份重要数据的包头和校验信息。
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| CN202110950969.5A Active CN113760605B (zh) | 2021-08-18 | 2021-08-18 | 深空探测器整器断电再上电器地通信再恢复实现方法 |
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN103869732A (zh) * | 2014-02-27 | 2014-06-18 | 航天东方红卫星有限公司 | 一种利用agc值实现单台测控应答机在轨自主恢复的方法 |
| CN111176890A (zh) * | 2019-12-16 | 2020-05-19 | 上海航天控制技术研究所 | 一种星载软件数据存储及异常恢复方法 |
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-
2021
- 2021-08-18 CN CN202110950969.5A patent/CN113760605B/zh active Active
Patent Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN103869732A (zh) * | 2014-02-27 | 2014-06-18 | 航天东方红卫星有限公司 | 一种利用agc值实现单台测控应答机在轨自主恢复的方法 |
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