CN105138488A - 基于模块间交叉冗余的星载电子设备 - Google Patents

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吴侃侃
李瑞琴
朱振华
张娟
朱维各
朱寅东
郭晶晶
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Abstract

本发明提供了一种基于模块间交叉冗余的星载电子设备，包括：信息链路交叉冗余，星载电子设备中每个模块均有相互独立的实现相同功能的主机和备机，信息发送模块主机可以将信息发送给接收模块的主机和备机，发送模块备机可以将信息发送给接收模块的主机和备机；供电链路交叉冗余，星载电子设备中供电模块主机可以为其他功能模块主机和备机供电，供电模块备机可以为其他功能模块主机和备机供电。本发明可以提高星载电子设备的可靠性。

Description

基于模块间交叉冗余的星载电子设备
技术领域
本发明涉及星载电子设备领域，尤其是一种通过模块间交叉冗余提高设备可靠性的设备。
背景技术
随着航天事业的发展，发射在轨的卫星数量越来越多，应用越来越广阔，对卫星提出了长寿命、高可靠服务的要求。星载电子***作为卫星关键组成部分，必需提高在空间环境的生存能力。
星载电子设备通常采用模块化设计，每个模块中包含实现相同功能的主机和备机。若干个功能模块加上供电模块可以集成一台实现特定功能的电子设备。在以往星载电子设备中，模块间通信通常采用并行总线，即所有模块的主机可以互相通信，所有模块的备机可以互相通信，供电模块的主机为所有功能模块的主机供电，供电模块的备机为所有功能模块的备机供电。因此，电子设备所有模块的主机可以完整的实现设备功能，所有模块的备机也可以完整的实现设备功能，在冗余设计上称为整机备份。整机备份方式可以较好的解决在轨单一故障的情况，但是出现双重故障时，比如某一模块的主机和另一模块的备机均有故障，该设备将无法正常使用，甚至影响卫星寿命和任务执行。
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基于模块间交叉冗余的星载电子设备，从而可以提高电子设备可靠度，提高发生多重故障时完成工作的能力。
根据本发明提供的一种基于模块间交叉冗余的星载电子设备，包括：
信息链路交叉冗余：星载电子设备中每个模块均有相互独立的实现相同功能的主机和备机；其中，信息发送模块主机用于将信息发送给接收模块的主机和备机，信息发送模块备机用于将信息发送给信息接收模块的主机和备机；
供电链路交叉冗余：供电模块主机用于为星载电子设备中的其他功能模块主机和备机供电，供电模块备机用于为其他功能模块主机和备机供电。
优选地，所述信息链路交叉冗余，具体为：信息发送模块的主机和备机采用权信号确定本机是否为有权机，有权机对外输出信息，无权机不对外输出信息。
优选地，所述信息链路交叉冗余，具体为：星载电子设备加电时，默认主机为有权机，备机为无权机。
优选地，所述信息链路交叉冗余，具体为：信息发送模块的主机和备机均周期性检测本机工作状态，当有权机检测到本机工作异常时，自动交出权给无权机。
优选地，所述信息链路交叉冗余，具体为：信息发送模块的主机和备机均周期性检测对方工作状态，当无权机检测到有权机工作异常时，无权机自主从有权机抢权成为有权机。
优选地，所述供电链路交叉冗余，具体为：供电模块主机和备机均具备整机供电能力。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明可以提高星载电子设备的可靠性。
2、本发明可以提高星载电子设备在空间环境的生存能力。
3、本发明在双重故障时仍能够正常使用，提高了卫星寿命和任务执行效率。
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为星载电子设备信息链路示意图；
图2为“1发2收”形式的RS422电路图；
图3为星载电子设备供电关系图。
图4为本发明的原理示意图。
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。
本发明提供了一种基于模块间交叉冗余的星载电子设备及方法，包括：信息链路交叉冗余，星载电子设备中每个模块均有相互独立的实现相同功能的主机和备机，信息发送模块主机可以将信息发送给接收模块的主机和备机，发送模块备机可以将信息发送给接收模块的主机和备机；供电链路交叉冗余，星载电子设备中供电模块主机可以为其他功能模块主机和备机供电，供电模块备机可以为其他功能模块主机和备机供电。
为进一步对本发明进行详细说明，以采用本发明设计的星载电子设备为例，该设备由供电模块、串行通信模块、指令模块、遥测采集模块组成。串行通信模块主要完成该电子设备与其他设备的相互通信以及与设备内各模块的相互通信；指令模块接收串行通信模块的控制信息，经转换后驱动输出电压控制星上其他设备，同时将模块内的遥测信息传送给串行通信模块；遥测采集模块采集卫星其他设备的模拟量和温度量遥测，经选通、AD量化后形成数字量信息传送给串行通信模块。供电模块将输入的+28V电压经DC-DC变化后为串行通信模块、指令模块、遥测采集模块提供+5V、+12V、-12V二次电源。
该星载电子设备信息链路如图1所示，箭头方向为信息传输方向。具体实现时，采用“1发2收”形式的RS422电路，如图2所示，信息发送模块主机可以将信息发送给接收模块的主机和备机，发送模块备机可以将信息发送给接收模块的主机和备机，两条信息链路在物理上是完全独立的。在信息发送模块，根据权状态决定由主机发出信息还是由备机发出信息，在信息接收模块，其主机和备机均可以接收处理信息，再根据接收模块的权状态决定由其主机还是备机输出信息给下一级模块。
工作时，每个模块的主机和备机均周期性检测本机以及对方的工作状态。比如对于遥测采集模块，可以检查采集基准电压、采集命令等信息。如果采集基准电压异常，认为无法采集正确的遥测值，如果一定时间内没有收到采集命令，认为信息接收通道异常。如果检测到工作状态异常，有权机可以主动交出权，无权机可以自主抢权。需要检查的工作状态根据具体模块的工作特性具体分析。
供电设计如图3所示，K1、K2、K3、K4、K5、K6均为继电器，K1、K2分别用于供电模块主机和备机的供电开关控制，K3、K4、K5、K6用于控制供电模块至其他功能模块的供电选择。
正常时工作时供电状态如表1所示，两种模式均可供选择。
表1正常时工作情况
供电模块和功能模块故障时的供电状态如表2所示。
表2故障时工作情况
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。

Claims (6)

1.一种基于模块间交叉冗余的星载电子设备，其特征在于，包括：
信息链路交叉冗余：星载电子设备中每个模块均有相互独立的实现相同功能的主机和备机；其中，信息发送模块主机用于将信息发送给接收模块的主机和备机，信息发送模块备机用于将信息发送给信息接收模块的主机和备机；
供电链路交叉冗余：供电模块主机用于为星载电子设备中的其他功能模块主机和备机供电，供电模块备机用于为其他功能模块主机和备机供电。
2.根据权利要求1所述的基于模块间交叉冗余的星载电子设备，其特征在于，所述信息链路交叉冗余，具体为：信息发送模块的主机和备机采用权信号确定本机是否为有权机，有权机对外输出信息，无权机不对外输出信息。
3.根据权利要求1所述的基于模块间交叉冗余的星载电子设备，其特征在于，所述信息链路交叉冗余，具体为：星载电子设备加电时，默认主机为有权机，备机为无权机。
4.根据权利要求1所述的基于模块间交叉冗余的星载电子设备，其特征在于，所述信息链路交叉冗余，具体为：信息发送模块的主机和备机均周期性检测本机工作状态，当有权机检测到本机工作异常时，自动交出权给无权机。
5.根据权利要求1所述的基于模块间交叉冗余的星载电子设备，其特征在于，所述信息链路交叉冗余，具体为：信息发送模块的主机和备机均周期性检测对方工作状态，当无权机检测到有权机工作异常时，无权机自主从有权机抢权成为有权机。
6.根据权利要求1所述的基于模块间交叉冗余的星载电子设备，其特征在于，所述供电链路交叉冗余，具体为：供电模块主机和备机均具备整机供电能力。
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