[发明专利]一种基于异构计算机的星务工作模式的切换方法和系统

说明书

本发明实施例公开一种基于异构计算机的星务工作模式的切换方法和系统。在一具体实施方式中，该方法包括构建包括下位机、单机处理器以及互为备份的主机和备机的星务系统，其中，所述下位机、单机处理器、主机和备机之间为异构硬件设计且互相监测；根据所述星务系统的工作需求和监测状态通过外部指令或软硬件自主决策切换当前的工作模式。该实施方式在满足空间飞行器最小配置硬件的基础上，可以自主处理飞行器在轨时各设备出现的异常状态并实现自主处理切换，有效提升空间飞行器内部自主异常处理能力，提高飞行器抗干扰能力及可靠性。

技术领域

本发明涉及星务计算机领域。更具体地，涉及一种基于异构计算机的星务工作模式的切换方法和系统。

背景技术

ARM处理器的特点包括体积小、低功耗、低成本和高性能；支持Thumb(16位)/ARM(32位/63位)双指令集，能够很好的兼容8位/16位器件；大量使用寄存器，指令执行速度更快；大多数数据操作都在寄存器中完成；寻址方式灵活简单，执行效率高；指令长度固定。

考虑到ARM处理器具备高性能低功耗的特点，国内外的航天研究机构大量开展ARM面向航天应用的研究，特别是面向小卫星、微小卫星以及钠卫星领域。美国空军学院的FaleonSat2号钠星和Surrey大学的小卫星平台SNAP(Surrey NanosatelliteApplications Platform)等均将ARM处理器作为在轨计算机(OBC，On-Board Computer)的主处理器。除此之外，Surrey大学的一些星上关键部件(例如星跟踪器Altair-HB)也使用了ARM处理器。法国的AMSAT卫星采用StrongArm处理器，2008年加拿大的Can-X2卫星也采用ARM处理器作为星载计算机的处理器。同时，NASA也宣布将选择ARM Cortex-A53处理器构建下一代空间电子产品平台，并成功搭载进行芯片电子辐射效应实验。

在国内，清华大学、中国科学院空间中心和哈尔滨工业大学都开展了ARM处理器的空间应用技术研究。清华大学的钠星1号(NS-1)和微小卫星均有采用ARM处理器。中国科学院空间中心开发了基于ARM处理器的高性能星载计算机，利用看门狗对微处理器进行监控，保证嵌入式系统的抗干扰和可靠性。哈尔滨工业大学卫星所研制了基于ARM微处理器的星载计算机系统，为保证航天产品的可靠性，在星载计算机设计中考虑了计算机容错设计，对微处理器进行加固，在系统级考虑系统的冗余备份，提高ARM星载处理器的抗辐射性能。国防科技大学的研究所也对ARM的空间应用开展了一定的研究。考虑到面向微小卫星的应用需求，基于ARM的低功耗低成本星载综合信息计算机研制，必然需要考虑整星信息流设计的配套设计和冗余设计。

因此，有必要提出一种在满足空间飞行器最小配置硬件的基础上，可以自主处理飞行器在轨时各设备出现的异常状态并实现自主处理切换，实现飞行程序的自主管理，有效帮助飞行器进行自主管理和控制的星务工作模式的切换方法和系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于异构计算机的星务工作模式的切换方法和系统，以解决现有技术存在的问题中的至少一个。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明第一方面提供了一种基于异构计算机的星务工作模式的切换方法，该方法包括

构建包括下位机、单机处理器以及互为备份的主机和备机的星务系统，其中，所述下位机、单机处理器、主机和备机之间为异构硬件设计且互相监测；

根据所述星务系统的工作需求和监测状态通过外部指令或软硬件自主决策切换当前的工作模式。

可选地，所述星务系统的工作模式包括正常工作模式、简化运行模式、安全管理模式和最小管理模式，其中所述正常工作模式包括第一工作模式、第二工作模式和第三工作模式。

可选地，所述第一工作模式为主机执行正常星务管理和GNC控制，备机不工作，下位机执行主机监测和主机的接口驱动管理，单机处理器执行GNC控制接口驱动管理；