CN117290137A - 一种机载计算平台通用模块状态监测电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机载计算平台技术领域，提供一种机载计算平台通用模块状态监测电路，包括：通用电路，通用电路包括FPGA、CPU、电压转换电路和光电收发器；测量电路，测量电路包括温度传感器、振动传感器、湿度传感器、气压传感器、电压电流测量单元和光信号测量单元；故障诊断控制器，通过模块内监测数据总线分别与FPGA、CPU、测量电路连接，通过模数转换器与所述电压转换电路连接，此外，故障诊断控制器还连接有故障数据存储器。本申请所提供的监测电路实现了状态监控，故障检测结果、故障信息和故障时环境应力的记录和上报。
Description
技术领域
本发明涉及机载计算平台技术领域，特别涉及一种机载计算平台通用模块状态监测电路。
背景技术
机载计算平台是飞机中进行综合计算处理的物理平台，机载计算平台通用模块(以下简称通用模块)是机载计算平台的主要组成部分，负责飞机的综合计算处理、网络交换等任务。一方面，通用模块的运行状态影响了飞机任务的执行甚至是飞行的安全，因此及时准确地监测机载计算平台用模块的运行状态，对提高飞机任务成功率和保证飞行安全具有重要意义；另一方面，因为地面环境和飞行环境的环境应力存在差异，部分在飞行过程中发生的故障在地面上不能复现，导致故障难以定位，故障机理也难以分析。
现有技术中还存在着对于机载计算平台用模块的运行状态监测准确性较低，故障难以定位、故障机理也难以分析等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种机载计算平台通用模块状态监测电路，以解决现有技术中对于机载计算平台用模块的运行状态监测准确性较低，故障难以定位、故障机理也难以分析的技术问题。
本发明所提供的所述一种机载计算平台通用模块状态监测电路包括：通用电路，所述通用电路包括FPGA、CPU、电压转换电路和光电收发器；测量电路，所述测量电路包括温度传感器、振动传感器、湿度传感器、气压传感器、电压电流测量单元和光信号测量单元，所述电压电流测量单元连接电压转换电路，所述光信号测量单元连接所述光电收发器；故障诊断控制器，所述故障诊断控制器通过模块内监测数据总线分别与FPGA、CPU、测量电路连接，通过模数转换器与所述电压转换电路连接，此外，所述故障诊断控制器还连接有故障数据存储器。
进一步的，所述故障诊断控制器通过模块间监测数据总线与计算平台的故障诊断中心连接。
进一步的，所述方法还包括:
故障诊断控制器预设所述测量电路内部各个电路采集数据的正常数据阈值；
获取所述测量电路的各电路采集数据；
故障诊断控制器基于所述正常数据阈值判断各所述电路采集数据是否处于正常范围，如果所述电路采集数据不处于所述正常数据阈值，所述故障诊断控制器判定异常的所述电路采集数据对应的测量电路为故障并输出第一故障信息至所述故障诊断中心，并将所述第一故障信息存储至所述故障数据存储器，所述第一故障信息包括故障发生时的各所述测量电路的测量数据、故障发生对应的故障时间和故障模式。
进一步的，所述故障诊断控制器通过所述模块内监测数据总线读取所述CPU和所述FPGA的自检测结果，如果所述自检测结果中指示故障或无法读取所述自检测结果，所述故障诊断控制器根据故障数据判定CPU和/或FPGA故障。
进一步的，如果所述故障诊断控制器判定CPU和/或FPGA故障，所述故障诊断控制器输出第二故障信息至所述故障诊断中心，并将所述第二故障信息存储至所述故障数据存储器，所述第二故障信息包括所述自检测结果、故障发生时的各所述测量电路的采集数据、故障发生对应的故障时间和故障模式。
与现有技术相比，本发明采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：本发明通过提供一种机载计算平台通用模块状态监测电路，在通用模块主功能电路基础上，增加故障诊断控制器、温度传感器、振动传感器、湿度传感器、气压传感器、电压电流测量单元和光信号测量单元，实现了状态监控，故障检测结果、故障信息和故障时环境应力的记录和上报，可记录故障发生时的模块内部工作状态和环境应力数据，为地面环境故障复现和故障分析提供了基础信息。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例提供的一种机载计算平台通用模块状态监测电路整体结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本发明通过提供一种机载计算平台通用模块状态监测电路，在通用模块主功能电路基础上，增加故障诊断控制器、温度传感器、振动传感器、湿度传感器、气压传感器、电压电流测量单元和光信号测量单元，实现了状态监控，故障检测结果、故障信息和故障时环境应力的记录和上报，可记录故障发生时的模块内部工作状态和环境应力数据，为地面环境故障复现和故障分析提供了基础信息。
如图1所示，本发明提供的一种机载计算平台通用模块状态监测电路包括：通用电路，所述通用电路包括FPGA、CPU、电压转换电路和光电收发器；测量电路，所述测量电路包括温度传感器、振动传感器、湿度传感器、气压传感器、电压电流测量单元和光信号测量单元，所述电压电流测量单元连接电压转换电路，所述光信号测量单元连接所述光电收发器；故障诊断控制器，所述故障诊断控制器通过模块内监测数据总线分别与FPGA、CPU、测量电路连接，通过模数转换器与所述电压转换电路连接，此外，所述故障诊断控制器还连接有故障数据存储器。
进一步的，所述故障诊断控制器通过模块间监测数据总线与计算平台的故障诊断中心连接。
具体而言，本实施例中，在机载计算平台通用模块主功能电路基础上，增加故障诊断控制器、电压电流测量单元(电压传感器、电流传感器)、光信号测量单元(光功率传感器)、故障数据存储器、环境应力传感器、模块内监测数据总线和模块间监测数据总线。其中，所述环境应力传感器包括温度传感器、振动传感器、湿度传感器、气压传感器。通过添加各环境应力传感器，实现了记录故障发生时的模块内部工作状态和环境应力数据，为地面环境故障复现和故障分析提供了基础信息。
进一步而言，故障诊断控制器通过模块内监测数据总线与模块内CPU、FPGA相互连接，通过模块间监测数据总线与机载计算平台的平台级故障诊断中心相互连接，优选的，模块内监测数据总线采用IIC总线，模块间监测数据总线采用CAN总线。
进一步的，本发明提供的对通用模块的状态监测具体实施方法包括：
步骤S100：故障诊断控制器预设所述测量电路内部各个电路采集数据的正常数据阈值；
步骤S200：获取所述测量电路的各电路采集数据；
步骤S300：故障诊断控制器基于所述正常数据阈值判断各所述电路采集数据是否处于正常范围，如果所述电路采集数据不处于所述正常数据阈值，所述故障诊断控制器判定所述异常采集数据对应的测量电路为故障并输出第一故障信息至所述故障诊断中心，并将所述第一故障信息存储至所述故障数据存储器，所述第一故障信息包括故障发生时的各所述测量电路的测量数据、故障发生对应的故障时间和故障模式。
具体而言，故障诊断控制器预先存储各测量电路的电压和电流正常数据阈值，本实施例中，正常数据阈值设置为(1±10％)×典型值。通过电压传感器、电流传感器采集通用模块内部各个测量电路的电压和电流值，当电压和电流值超出预设的正常数据阈值，则判定对应的测量电路发生了故障，包括电源转换单元输出故障或用电负载故障，并将故障发生时该测量电路的测量数据、故障发生对应的故障时间和故障模式共同存储至故障数据存储器，并通过模块间监测数据总线上报至平台级的故障诊断中心。
故障诊断控制器预先各测量电路的发送光功率和接收光功率正常数据阈值，通过光功率测量单元测量光电收发单元的发送光功率和接收光功率，当发送光功率超出正常数据阈值，判定通用模块发生光电转换单元光输出故障；当接收光功率超出正常数据阈值，判定通用模块发生光信号输入故障。将故障发生时该测量电路的测量数据、故障发生对应的故障时间和故障模式共同存储至故障数据存储器，并通过模块间监测数据总线上报至平台级的故障诊断中心。
进一步的，所述故障诊断控制器通过所述模块内监测数据总线读取所述CPU和所述FPGA的自检测结果，如果所述自检测结果中指示故障或无法读取所述自检测结果，所述故障诊断控制器根据故障数据判定CPU和/或FPGA故障。
进一步的，如果所述故障诊断控制器判定CPU和/或FPGA故障，所述故障诊断控制器输出第二故障信息至所述故障诊断中心，并将所述第二故障信息存储至所述故障数据存储器，所述第二故障信息包括所述自检测结果、故障发生时的各所述测量电路的采集数据、故障发生对应的故障时间和故障模式。
具体而言，CPU、FPGA在运行过程中执行自检测程序，形成自检测结果。故障诊断控制器通过IIC总线周期性地读取模块内部CPU、FPGA的自检测结果，当自检测结果中指示故障，或无法通过IIC总线访问CPU或FPGA的寄存器读取自检测结果，判定通用模块发生相应的CPU或FPGA故障。将故障发生时CPU自检测结果、FPGA自检测结果、故障发生时的各所述测量电路的采集数据、故障发生对应的故障时间和故障模式存储至故障数据存储器中，同时通过模块间监测数据总线上报至机载计算平台的平台级故障诊断中心。
本发明实施例实现了如下技术效果：
本发明通过提供一种机载计算平台通用模块状态监测电路，在通用模块主功能电路基础上，增加故障诊断控制器、温度传感器、振动传感器、湿度传感器、气压传感器、电压电流测量单元和光信号测量单元，实现了状态监控，故障检测结果、故障信息和故障时环境应力的记录和上报，可记录故障发生时的模块内部工作状态和环境应力数据，为地面环境故障复现和故障分析提供了基础信息。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种机载计算平台通用模块状态监测电路，其特征在于，所述电路包括：
通用电路，所述通用电路包括FPGA、CPU、电压转换电路和光电收发器；
测量电路，所述测量电路包括温度传感器、振动传感器、湿度传感器、气压传感器、电压电流测量单元和光信号测量单元，所述电压电流测量单元连接电压转换电路，所述光信号测量单元连接所述光电收发器；
故障诊断控制器，所述故障诊断控制器通过模块内监测数据总线分别与FPGA、CPU、测量电路连接，通过模数转换器与所述电压转换电路连接，此外，所述故障诊断控制器还连接有故障数据存储器。
2.根据权利要求1所述的一种机载计算平台通用模块状态监测电路，其特征在于，所述故障诊断控制器通过模块间监测数据总线与计算平台的故障诊断中心连接。
3.根据权利要求2所述的一种机载计算平台通用模块状态监测电路，其特征在于，通过所述机载计算平台通用模块状态监测电路对通用模块进行状态监测的方法包括：
所述故障诊断控制器预设所述测量电路内部各个电路采集数据的正常数据阈值；
获取所述测量电路的各电路采集数据；
故障诊断控制器基于所述正常数据阈值判断各所述电路采集数据是否处于正常范围，如果所述电路采集数据不处于所述正常数据阈值，所述故障诊断控制器判定异常的所述电路采集数据对应的测量电路为故障并输出第一故障信息至所述故障诊断中心，并将所述第一故障信息存储至所述故障数据存储器，所述第一故障信息包括故障发生时的各所述测量电路的测量数据、故障发生对应的故障时间和故障模式。
4.根据权利要求3所述的一种机载计算平台通用模块状态监测电路，其特征在于，所述故障诊断控制器通过所述模块内监测数据总线读取所述CPU和所述FPGA的自检测结果，如果所述自检测结果中指示故障或无法读取所述自检测结果，所述故障诊断控制器根据故障数据判定CPU和/或FPGA故障。
5.根据权利要求4所述的一种机载计算平台通用模块状态监测电路，其特征在于，如果所述故障诊断控制器判定CPU和/或FPGA故障，所述故障诊断控制器输出第二故障信息至所述故障诊断中心，并将所述第二故障信息存储至所述故障数据存储器，所述第二故障信息包括所述自检测结果、故障发生时的各所述测量电路的采集数据、故障发生对应的故障时间和故障模式。
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