CN116719545A - 面向在轨业务重构的软件架构及更新、启动及结束方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于软件定义卫星技术领域，尤其是涉及一种面向在轨业务重构的软件架构及更新、启动及结束方法。设计了基于框架软件的在轨业务重构流程、在轨运行状态监视流程、在轨业务重构测试维护模式、在轨组件更新模式、在轨运行故障或告警模式。通过框架软件进行组件加载、运行、停止等，完成业务能力在轨重构，有助于实现卫星功能的在轨更新，提升业务在轨重构的灵活性和可靠性；同时，降低组件与组件之间的依赖性，实现服务独立性、通信独立性、安全独立性。

Description

面向在轨业务重构的软件架构及更新、启动及结束方法

技术领域

本发明属于软件定义卫星技术领域，尤其是涉及一种面向在轨业务重构的软件架构及更新、启动及结束方法。

背景技术

软件定义卫星是利用软件技术，实现对相同卫星硬件的软件定义，达到有效载荷功能或性能参数的重新配置，进而实现在轨任务灵活配置的一项技术，目的是解决传统卫星一旦发射入轨，功能基本固化且无法及时开展技术更新，导致卫星“发射即技术落后”或“未达到设计寿命技术已落后”的问题。当前，软件定义卫星主要是借鉴地面通信领域的软件定义无线电技术，对卫星通信的性能进行调整，包括：通过电子调节、波束成形、跳变波束等技术实现波束可重配；通过灵活滤波器、可编程信道等技术实现工作频段和带宽动态调整；通过多端口放大器对覆盖区域内的天线增益进行动态调整等。综上，目前正在发展的软件定义卫星基本聚焦通信卫星领域，目的是实现同一功能的在轨更新，但尚不支持不同类型功能的灵活切换。

发明内容

本发明的目的在于，针对传统卫星发射入轨后功能基本固化且无法及时开展技术更新的问题，提供一种面向在轨业务重构的软件架构及更新、启动及结束方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种面向在轨业务重构的软件架构，包括平台层、控制层和组件层；

平台层,用于启动开机自检，并向上级软件汇报自检数据；还用于接收外部组件更新指令,将指令转发至控制层，并接收控制层返回结果，上报至上级软件；还用于接收外部软件的任务运行或停止命令，检查组件依赖性，并将分解后的运行或停止指令发送至控制层，以及接收控制层返回结果，并上报至上级软件；还用于在组件运行时，接收控制层返回的组件状态信息，并上报至上级软件；还用于在启动之后，获取系统硬件状态和软件运行状态，定时上报或者接收上级软件查询指令后上报；

控制层，用于接收平台层的组件更新指令，按照指令信息从组件层加载对应的组件，执行组件更新流程，并将结果返回至平台层；还用于接收组件运行或停止指令，按照指令信息执行组件运行或停止命令，并将结果返回至平台层；还用于定时监视组件层中各业务组件运行状态、检查组件看门狗状态以及启动看门狗，将组件状态信息返回至平台层；

组件层，用于被控制层从指定位置加载至内存；还用于被启动或停止执行以及定时重置看门狗。

一种面向在轨业务重构的软件架构的组件更新方法，包括以下过程：

(2.1)待机状态下，平台层接收外部组件更新指令及相关参数，并将指令及参数转发至控制层；

(2.2)控制层备份旧组件；

(2.3)当控制层按照指令及相关参数更新完成时，检查组件校验码，校验正确则加载并注册组件，以及调用相关测试接口进行测试；

(2.4)如果测试值有误或者校验不正确，则将对应组件进行升级回滚，对更新结果进行日志记录，并上报更新失败至平台层；如果测试值正确且校验正确，则更新验证成功，将组件入库，对更新结果进行日志记录，并上报更新成功至平台层；

(2.5)平台层将结果上报上一级软件。

一种面向在轨业务重构的软件架构的任务启动及结束方法，包括以下过程：

(3.1)待机状态下，平台层接收外部任务运行指令及相关参数，并根据指令检查组件依赖性，对组件进行排序；

(3.2)平台层按照组件顺序依次命令控制层逐一对组件进行初始化操作，包括加载、注册和确认版本号；初始化后按照组件顺序依次命令控制层启动对应组件，并命令控制层启动看门狗，记录组件启动时间，如果过程中发生错误，则返平台层回执行结果错误至上级软件，流程结束；

(3.3)在任务执行过程中，控制层定时检测组件占用的内存资源和计算资源，定时查看看门狗状态，发现看门狗未重置则上报组件错误至平台层，并重启看门狗；组件启动后定时重置看门狗状态；

(3.4)平台层接收到终止任务指令后，按照组件启动顺序逆序命令控制层停止正在运行的组件，然后注销组件，释放软件运行时占用的资源；如果全部终止成功，则返回任务终止成功结果至上一级软件，否则，返回任务终止失败结果至上一级软件。

本发明的有益效果在于：

本发明提出的基于框架软件的在轨业务重构方法，充分考虑了不同类型业务在轨重构的灵活性，可通过集成框架和组件更新不同类型业务在轨重构；通过组件更新过程中的异常回滚机制，避免在轨业务重构时组件更新失败影响原有业务运行；采用框架软件实现组件间松耦合，有效降低组件与组件之间的依赖性，从而实现服务独立性、通信独立性、安全独立性，系统内某组件出现异常时其他组件不会受到其异常干扰；通过不同组件自身进行装载、卸载、实例化、反实例化，实现组件占用资源的自我管理，规避由于其他组件不当处理带来的系统异常，提高整个系统的可靠性。

附图说明

图1为本发明软件架构示意图。

图2为本发明重构业务流程图。

图3为本发明组件动态集成示意图。

具体实施方式

现结合实例、附图对本发明作进一步描述。

本发明提出了一种面向在轨业务重构的软件架构及更新、启动及结束方法，充分考虑了不同类型业务在轨重构的灵活性，通过微内核的集成框架和组件的即插即用实现多种业务在轨重构。通过框架软件有效降低组件与组件之间的依赖性，从而实现服务独立性、通信独立性、安全独立性，系统内某组件出现异常时其他组件不会受到其异常干扰。各组件自身进行装载、卸载、实例化、反实例化，坚持资源自我管理，规避其他组件不当处理带来的异常，提高整个系统的可靠性。其具体的实施方式如下：

实施例1，如图1所示。

一种面向在轨业务重构的软件架构，其特征在于，包括平台层、控制层和组件层；

平台层,用于启动开机自检，并向上级软件汇报自检数据；还用于接收外部组件更新指令,将指令转发至控制层，并接收控制层返回结果，上报至上级软件；还用于接收外部软件的任务运行或停止命令，检查组件依赖性，并将分解后的运行或停止指令发送至控制层，以及接收控制层返回结果，并上报至上级软件；还用于在组件运行时，接收控制层返回的组件状态信息，并上报至上级软件；还用于在启动之后，获取系统硬件状态和软件运行状态，定时上报或者接收上级软件查询指令后上报；

控制层，用于接收平台层的组件更新指令，按照指令信息从组件层加载对应的组件，执行组件更新流程，并将结果返回至平台层；还用于接收组件运行或停止指令，按照指令信息执行组件运行或停止命令，并将结果返回至平台层；还用于定时监视组件层中各业务组件运行状态、检查组件看门狗状态以及启动看门狗，将组件状态信息返回至平台层；

组件层，用于被控制层从指定位置加载至内存；还用于被启动或停止执行以及定时重置看门狗。

实施例2，一种面向在轨业务重构的软件架构的组件更新方法，包括以下过程：

(2.1)待机状态下，平台层接收外部组件更新指令及相关参数，并将指令及参数转发至控制层；

(2.2)控制层备份旧组件；

(2.3)当控制层按照指令及相关参数更新完成时，检查组件校验码，校验正确则加载并注册组件，以及调用相关测试接口进行测试；

(2.4)如果测试值有误或者校验不正确，则将对应组件进行升级回滚，对更新结果进行日志记录，并上报更新失败至平台层；如果测试值正确且校验正确，则更新验证成功，将组件入库，对更新结果进行日志记录，并上报更新成功至平台层；

(2.5)平台层将结果上报上一级软件。

实施例3，如图2、3所示。

一种面向在轨业务重构的软件架构的任务启动及结束方法，包括以下过程：

(3.1)待机状态下，平台层接收外部任务运行指令及相关参数，并根据指令检查组件依赖性，对组件进行排序；

(3.2)平台层按照组件顺序依次命令控制层逐一对组件进行初始化操作，包括加载、注册和确认版本号；初始化后按照组件顺序依次命令控制层启动对应组件，并命令控制层启动看门狗，记录组件启动时间，如果过程中发生错误，则返平台层回执行结果错误至上级软件，流程结束；

(3.3)在任务执行过程中，控制层定时检测组件占用的内存资源和计算资源，定时查看看门狗状态，发现看门狗未重置则上报组件错误至平台层，并重启看门狗；组件启动后定时重置看门狗状态；

(3.4)平台层接收到终止任务指令后，按照组件启动顺序逆序命令控制层停止正在运行的组件，然后注销组件，释放软件运行时占用的资源；如果全部终止成功，则返回任务终止成功结果至上一级软件，否则，返回任务终止失败结果至上一级软件。

Claims (3)

1.一种面向在轨业务重构的软件架构，其特征在于，包括平台层、控制层和组件层；

平台层,用于启动开机自检，并向上级软件汇报自检数据；还用于接收外部组件更新指令,将指令转发至控制层，并接收控制层返回结果，上报至上级软件；还用于接收外部软件的任务运行或停止命令，检查组件依赖性，并将分解后的运行或停止指令发送至控制层，以及接收控制层返回结果，并上报至上级软件；还用于在组件运行时，接收控制层返回的组件状态信息，并上报至上级软件；还用于在启动之后，获取系统硬件状态和软件运行状态，定时上报或者接收上级软件查询指令后上报；

控制层，用于接收平台层的组件更新指令，按照指令信息从组件层加载对应的组件，执行组件更新流程，并将结果返回至平台层；还用于接收组件运行或停止指令，按照指令信息执行组件运行或停止命令，并将结果返回至平台层；还用于定时监视组件层中各业务组件运行状态、检查组件看门狗状态以及启动看门狗，将组件状态信息返回至平台层；

组件层，用于被控制层从指定位置加载至内存；还用于被启动或停止执行以及定时重置看门狗。

2.一种面向在轨业务重构的软件架构的组件更新方法，其特征在于，包括以下过程：

(2.1)待机状态下，平台层接收外部组件更新指令及相关参数，并将指令及参数转发至控制层；

(2.2)控制层备份旧组件；

(2.3)当控制层按照指令及相关参数更新完成时，检查组件校验码，校验正确则加载并注册组件，以及调用相关测试接口进行测试；

(2.4)如果测试值有误或者校验不正确，则将对应组件进行升级回滚，对更新结果进行日志记录，并上报更新失败至平台层；如果测试值正确且校验正确，则更新验证成功，将组件入库，对更新结果进行日志记录，并上报更新成功至平台层；

(2.5)平台层将结果上报上一级软件。

3.一种面向在轨业务重构的软件架构的任务启动及结束方法，其特征在于，包括以下过程：

(3.1)待机状态下，平台层接收外部任务运行指令及相关参数，并根据指令检查组件依赖性，对组件进行排序；

(3.2)平台层按照组件顺序依次命令控制层逐一对组件进行初始化操作，包括加载、注册和确认版本号；初始化后按照组件顺序依次命令控制层启动对应组件，并命令控制层启动看门狗，记录组件启动时间，如果过程中发生错误，则返平台层回执行结果错误至上级软件，流程结束；

(3.3)在任务执行过程中，控制层定时检测组件占用的内存资源和计算资源，定时查看看门狗状态，发现看门狗未重置则上报组件错误至平台层，并重启看门狗；组件启动后定时重置看门狗状态；

(3.4)平台层接收到终止任务指令后，按照组件启动顺序逆序命令控制层停止正在运行的组件，然后注销组件，释放软件运行时占用的资源；如果全部终止成功，则返回任务终止成功结果至上一级软件，否则，返回任务终止失败结果至上一级软件。