CN117895992A - 一种用于软件无线电设备的健康管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于软件无线电设备的健康管理系统，涉及卫星通信系统设备健康管理领域。本发明包括主控板卡和功能处理板卡，主控板卡负责收集各功能处理板卡的健康信息，各板卡上的处理器通过IIC获取模块的电压、电流和温度，同时搜集存储模块的健康状态，信息汇总后存储在ARM或PPC的内存中；主控板卡上还包括信号处理和数据筛选模块、数据处理模块、状态监视模块、健康评估模块。本发明通过部署通用模块收集系统硬件和软件的状态信息，结合波形的上报信息，对已经存在或可能出现的故障进行诊断和预测，再结合具体使用需求以及外部的各种可用资源，对系统的维护工作做出指导性决策，确保系统的安全运行，并促使系统发挥最大效能。
Description
技术领域
本发明涉及卫星通信领域中的设备健康管理技术，特别是指一种用于软件无线电设备的健康管理系统，特别适用于提高卫星通信设备的自我修复能力。
背景技术
从宽带卫星系统的发展来看，卫星通信装备的发展逐步趋于标准化、智能化、软件化。为了满足使用多种卫星资源的需求，在宽带通信与数据传输融合的背景下，需要研制一种软件无线电架构的终端，终端兼容现役和未来的多类星地链路及多种传输体制。终端需要设计标准化的硬件板卡和对外接口形式，具备通道扩展和数字处理能力升级的功能。基于该标准的软件无线电系统架构既实现了无线电台硬件架构的统一化，又达到了实际使用中的灵活、通用等目的。并要求应在同一台上实现多种调制解调技术，易升级、易维护、易互通的。越复杂的系统对其硬件、软件各方面的健壮性提出更高的要求，并对使用过程中的状态监测、故障上报等维修性要求进一步提高。但是，现有技术中还缺少能够满足这些要求的技术方案。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述背景技术中的缺点，提供一种用于软件无线电设备的健康管理系统。本发明通过在各硬件板卡上部署健康监测模块，并对各板卡上芯片的电压、电流、温度及处理器的工作状态进行实时监测，并对设备工作状态进行研判，并及时采取措施，对系统的健康提供保障，能够在设备运行过程中自我状态监测的方法，有利于及时预警，对发现问题的尽早解决。它还具有根据目前工作状态数据进行预测和预警能力，有利于提高系统的顽存性和鲁棒性，特别适用于提高卫星通信系统的维修性需求。
本发明的目的是这样实现的：
一种用于软件无线电设备的健康管理系统，包括主控板卡和功能处理板卡，其中，主控板卡负责收集各功能处理板卡的健康信息，各板卡上的处理器通过IIC获取模块的电压、电流和温度，同时搜集存储模块的健康状态，信息汇总后存储在ARM或PPC的内存中；主控板卡上还包括信号处理和数据筛选模块、数据处理模块、状态监视模块、健康评估模块；
主控板卡通过IIC从各功能处理板卡处查询并获取电压、电流和温度信息；通过SRIO和以太网传输工作心跳，用来表示处理器和传输端口的工作正常与否；
主控板卡的处理器接收各功能处理板卡上的处理器送来的其内部各类传感器和控制系统的原始信息，通过信号处理和数据筛选模块，提取健康管理信息并送给数据处理模块；
数据处理模块对获取的信息进行数据融合和预处理，生成格式化的健康管理数据，并依据接口协议生成符合接口协议要求的输出格式，按需实时或定时完成数据发送，或等待查询；
状态监视模块对数据处理模块产生的运行参数和健康参数进行设备级的故障诊断，判断被监测系统、分系统、部件是否发生故障，实时监视设备运行情况；
健康评估模块将当前设备状态诊断情况与历史健康数据、健康趋势和维修保障情况相结合，依据设备的复杂度对被检测设备进行部件、分系统、或系统的健康评估，在此基础上得出整个系统的当前健康状况评估结果。
进一步地，存储模块包括内存、flash、EEPROM，系统上电后，由各设备板卡的处理器发起内存、flash、EEPROM读写操作，并对读写数据进行比较，完成内存、flash、EEPROM读写功能检测，同时，由处理器通过IIC读取交换芯片的端口寄存器值，以完成检测；flash、EEPROM的使用率和内存占用率通过调用操作系统相应API获取；处理器上电完成初始化后，通过以太网和SRIO发送心跳信息，其中，RapidIO采用Doorbell传送心跳，以太网采用UDP组播方式传输心跳；各功能处理板卡部署监控芯片以采集电压、电流和核心区域的温度。
进一步地，各功能处理板卡通过心跳形式上报波形应用工作状态，主控板卡根据异常心跳信息定位异常的具体位置及所影响的波形应用，给出告警信息、释放及标记异常资源。
进一步地，在系统运行过程中，状态监视模块实时检测系统各个功能处理板卡的健康状态，采集健康数据，并进行状态信息的预处理；对于异常情况给出告警信息，并记入日志；运行在各个功能处理板卡上的CPU通过本地的通用健康管理单元实时监测本板卡上的资源健康状态，更新本地健康数据，供主控板卡周期性查询读取。
本发明相比背景技术具有如下优点：
1.本发明非常适合软无设备的健康状态管理，为维修人员提供维修、更换建议，为任务人员提供资源调配依据，对于故障情况，提供应急解决方案；
2.本发明提供人机接口，为数据录入、查询和状态监视、故障报警等功能提供用户界面；提供设备台帐管理功能，记录设备生命周期全过程信息；提供故障树、健康规则等判定规则，具备规则更新、修改能力；
3.本发明的健康评估功能提供历史数据管理功能和数据备份恢复功能，提供数据安全提供保障，为提高通信系统设备的鲁棒性提供有力保障。
附图说明
图1是本发明的原理示意图。
具体实施方式
下面，结合附图对本发明作进一步说明。
一种用于软件无线电设备的健康管理系统，包括主控板卡和功能处理板卡，其中，主控板卡负责收集各功能处理板卡的健康信息，各板卡上的处理器通过IIC获取模块的电压、电流和温度，同时搜集存储模块的健康状态，信息汇总后存储在ARM或PPC的内存中；主控板卡上还包括信号处理和数据筛选模块、数据处理模块、状态监视模块、健康评估模块；
主控板卡通过IIC从各功能处理板卡处查询并获取电压、电流和温度信息；通过SRIO和以太网传输工作心跳，用来表示处理器和传输端口的工作正常与否；
主控板卡的处理器接收各功能处理板卡上的处理器送来的其内部各类传感器和控制系统的原始信息，通过信号处理和数据筛选模块，提取健康管理信息并送给数据处理模块；
数据处理模块对获取的信息进行数据融合和预处理，生成格式化的健康管理数据，并依据接口协议生成符合接口协议要求的输出格式，按需实时或定时完成数据发送，或等待查询；
状态监视模块对数据处理模块产生的运行参数和健康参数进行设备级的故障诊断，判断被监测系统、分系统、部件是否发生故障，实时监视设备运行情况；
健康评估模块将当前设备状态诊断情况与历史健康数据、健康趋势和维修保障情况相结合，依据设备的复杂度对被检测设备进行部件、分系统、或系统的健康评估，在此基础上得出整个系统的当前健康状况评估结果。
该系统中，设备板卡根据功能处理板卡和主控板卡分类，主控板卡负责收集各功能处理板卡的健康信息，各板卡上的处理器通过IIC获取模块的电压、电流和温度，同时搜集DDR、SDRAM、EEPROM等存储模块的健康状态，信息汇总后存储在ARM或PPC的内存中；
上电后由处理器发起内存、flash、EEPROM读写操作并对读写数据比较，完成内存、flash、EEPROM读写功能检测，同时由处理器通过IIC读取交换芯片的端口寄存器值，以完成检测。使用率和内存占用率通过调用操作系统相应API获取。处理器上电完成初始化后通过以太网和SRIO发送心跳信息。其中RapidIO采用Doorbell传送心跳，以太网采用UDP组播方式传输心跳。各功能处理板卡部署监控芯片以采集各板卡的电压、电流和核心区域的温度等。
主控板卡通过IIC从各功能处理板卡查询获取电压、电流和温度等信息；工作心跳通过SRIO和以太网进行传输，用来表示处理器和传输端口的工作正常与否；
波形应用工作状态通过心跳形式上报，健康管理心跳监测机制根据异常心跳信息定位异常的具体位置及所影响的波形应用，给出告警信息、释放及标记异常资源；
主控板卡的处理器上接收各功能处理板卡上的处理器送来的其内部各类传感器和控制系统的原始信息，通过信号处理和数据筛选模块，提取健康管理所需信息送给数据处理模块；
数据处理模块对获取的相关信息进行数据融合和预处理，生成格式化的健康管理相关数据(健康参数、运行参数)，并依据接口协议生成符合接口协议要求的输出格式，按需实时或定时完成数据发送，或等待查询；
状态监视模块对数据处理模块产生的运行参数和健康参数进行设备级的故障诊断，判断被监测系统、分系统、部件是否发生故障，实时监视设备运行情况；
在系统运行过程中，健康管理的状态管理模块实时检测系统各个模块的健康状态。采集健康数据，并进行状态信息的预处理。异常情况给出告警信息，并记入日志；运行在各个子模块上的CPU的通用健康管理单元实时监测本子板上的资源健康状态，更新本地健康数据，供主控模块周期性查询读取。
健康评估模块将当前设备状态诊断情况与历史健康数据、健康趋势和维修保障情况相结合，依据设备的复杂度对被检测设备进行或部件、或分系统、或系统三个层次的健康评估，在此基础上得出整个系统的当前健康状况评估结果；
根据健康评估结果、系统关键特征的未来趋势和历史信息可进行设备健康预测，生成随时间变化的系统健康曲线，预测系统可能发生故障的时间点和概率区间，从而预测设备未来健康状态和剩余使用寿命。
总之，本发明通过部署通用模块收集系统硬件和软件的状态信息，结合波形的上报信息，对已经存在或可能出现的故障进行诊断和预测，再结合具体使用需求以及外部的各种可用资源，对系统的维护工作做出指导性决策，确保系统的安全运行，并促使系统发挥最大效能。本发明非常适合软件无线电等复杂设备系统的健康管理和维护。
Claims (4)
1.一种用于软件无线电设备的健康管理系统，其特征在于，包括主控板卡和功能处理板卡，其中，主控板卡负责收集各功能处理板卡的健康信息，各板卡上的处理器通过IIC获取模块的电压、电流和温度，同时搜集存储模块的健康状态，信息汇总后存储在ARM或PPC的内存中；主控板卡上还包括信号处理和数据筛选模块、数据处理模块、状态监视模块、健康评估模块；
主控板卡通过IIC从各功能处理板卡处查询并获取电压、电流和温度信息；通过SRIO和以太网传输工作心跳，用来表示处理器和传输端口的工作正常与否；
主控板卡的处理器接收各功能处理板卡上的处理器送来的其内部各类传感器和控制系统的原始信息，通过信号处理和数据筛选模块，提取健康管理信息并送给数据处理模块；
数据处理模块对获取的信息进行数据融合和预处理，生成格式化的健康管理数据，并依据接口协议生成符合接口协议要求的输出格式，按需实时或定时完成数据发送，或等待查询；
状态监视模块对数据处理模块产生的运行参数和健康参数进行设备级的故障诊断，判断被监测系统、分系统、部件是否发生故障，实时监视设备运行情况；
健康评估模块将当前设备状态诊断情况与历史健康数据、健康趋势和维修保障情况相结合，依据设备的复杂度对被检测设备进行部件、分系统、或系统的健康评估，在此基础上得出整个系统的当前健康状况评估结果。
2.根据权利要求1所述的一种用于软件无线电设备的健康管理系统，其特征在于，存储模块包括内存、flash、EEPROM，系统上电后，由各设备板卡的处理器发起内存、flash、EEPROM读写操作，并对读写数据进行比较，完成内存、flash、EEPROM读写功能检测，同时，由处理器通过IIC读取交换芯片的端口寄存器值，以完成检测；flash、EEPROM的使用率和内存占用率通过调用操作系统相应API获取；处理器上电完成初始化后，通过以太网和SRIO发送心跳信息，其中，RapidIO采用Doorbell传送心跳，以太网采用UDP组播方式传输心跳；各功能处理板卡部署监控芯片以采集电压、电流和核心区域的温度。
3.根据权利要求1所述的一种用于软件无线电设备的健康管理系统，其特征在于，各功能处理板卡通过心跳形式上报波形应用工作状态，主控板卡根据异常心跳信息定位异常的具体位置及所影响的波形应用，给出告警信息、释放及标记异常资源。
4.根据权利要求1所述的一种用于软件无线电设备的健康管理系统，其特征在于，在系统运行过程中，状态监视模块实时检测系统各个功能处理板卡的健康状态，采集健康数据，并进行状态信息的预处理；对于异常情况给出告警信息，并记入日志；运行在各个功能处理板卡上的CPU通过本地的通用健康管理单元实时监测本板卡上的资源健康状态，更新本地健康数据，供主控板卡周期性查询读取。
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