專(zhuān)利名稱(chēng)：星載雙冗余計(jì)算機(jī)主機(jī)工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障自主切換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及航天飛行器電子設(shè)備，特別涉及一種星載雙冗余計(jì)算機(jī)自主監(jiān)測(cè)與切
換裝置。
背景技術(shù)：
在星載計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)及研制中，一般均采用雙機(jī)對(duì)稱(chēng)冗余的體系結(jié)構(gòu)。即一臺(tái)主機(jī)A加一臺(tái)設(shè)計(jì)完全相同的備機(jī)B。很多情況下，為了節(jié)省能源，使主機(jī)A處于熱機(jī)狀態(tài)，B處于冷機(jī)狀態(tài)。在主機(jī)A故障的情況下，可利用切換裝置，切換至備機(jī)B工作，通常是使用繼電器對(duì)雙機(jī)電源進(jìn)行切換。切換功能一般是通過(guò)遙控指令實(shí)施的。但是遙控指令的發(fā)送需要依據(jù)一定的遙測(cè)信息作出判讀，不能做到實(shí)時(shí)發(fā)送，并且在A機(jī)故障的情況下，地面未必可正常接收到遙測(cè)信息作為判據(jù)。這就需要星載計(jì)算機(jī)具有自主故障診斷和自主實(shí)時(shí)切換的功能。自主故障診斷與切換電路本身的可靠性又關(guān)系到計(jì)算機(jī)的安全性。以往的自主切換裝置往往選擇固定的信息作為判據(jù)，判據(jù)選擇不當(dāng)極有可能造成誤切機(jī)或者在故障情況下未能及時(shí)切機(jī)。目前航天控制領(lǐng)域沒(méi)有發(fā)現(xiàn)與本發(fā)明類(lèi)似相關(guān)技術(shù)的說(shuō)明或報(bào)道，也尚未收集到國(guó)內(nèi)外類(lèi)似的資料。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)的自主切換裝置判據(jù)選擇不當(dāng)極有可能造成誤切機(jī)或者在故障情況下未能及時(shí)切機(jī)的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種星載雙冗余計(jì)算機(jī)主機(jī)工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障自主切換裝置。利用本發(fā)明，達(dá)到了對(duì)工作主機(jī)的有效監(jiān)測(cè)及故障的實(shí)時(shí)切換，提高了系統(tǒng)的可靠性。為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明為解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是提供一種星載雙冗余計(jì)算機(jī)主機(jī)工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障自主切換裝置，該裝置包括:對(duì)主機(jī)正常信號(hào)的采集電路對(duì)主機(jī)發(fā)出的連續(xù)脈沖信號(hào)進(jìn)行積分，積分結(jié)果送至自主切換邏輯控制電路；防誤切換保障電路與自主切換邏輯控制電路連接。該防誤切換保障電路包括系統(tǒng)初上電時(shí)的邏輯封鎖電路和發(fā)生切換后的邏輯封鎖電路，兩種封鎖信號(hào)都輸出至自主切換邏輯控制電路；自主切換邏輯控制電路根據(jù)對(duì)主機(jī)正常信號(hào)的采集電路的積分電路的結(jié)果確定是否輸出切換指令信號(hào)給自主切換驅(qū)動(dòng)電路，并在上電初期和切換動(dòng)作完成后受到防誤切換保障電路的約束；自主切換驅(qū)動(dòng)電路，對(duì)自主切換邏輯控制電路輸出的切換指令進(jìn)行功率放大，輸出驅(qū)動(dòng)切換繼電器。本發(fā)明一種星載雙冗余計(jì)算機(jī)主機(jī)工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障自主切換裝置，由于采取上述的技術(shù)方案，選擇對(duì)連續(xù)的交變脈沖信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，該脈沖是由主機(jī)的軟硬件周期性協(xié)同工作所發(fā)出的，可有效表征主機(jī)軟、硬件的健康狀況。并且，本電路不是在主機(jī)正常信號(hào)一消失的情況下就馬上切機(jī)，而是在持續(xù)一定時(shí)間未收到脈沖信號(hào)的情況下才發(fā)出切機(jī)指令，可防止誤切機(jī)。因此，本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)的切換裝置判據(jù)選擇不當(dāng)極有可能造成誤切機(jī)或者在故障情況下未能及時(shí)切機(jī)的問(wèn)題，達(dá)到了如下有益效果:1.提供了可靠、通用的自主切換控制模塊；2.可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)軟件、硬件故障診斷與實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)切換；3.適用于所有對(duì)稱(chēng)雙冗余計(jì)算機(jī)雙機(jī)冷冗余模式，提高了系統(tǒng)的可靠性。


圖1是本發(fā)明一種星載雙冗余計(jì)算機(jī)主機(jī)工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障自主切換裝置的電路原理框圖；圖2是本發(fā)明一種星載雙冗余計(jì)算機(jī)主機(jī)工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障自主切換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。圖1是本發(fā)明一種星載雙冗余計(jì)算機(jī)主機(jī)工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障自主切換裝置的電路原理框圖。本裝置所接收的正常信號(hào)(連續(xù)交變脈沖)由工作主機(jī)發(fā)送，本裝置發(fā)出的信號(hào)控制雙機(jī)電源切換繼電器。當(dāng)主機(jī)發(fā)出持續(xù)交變的脈沖信號(hào)AJ_0K，本電路輸出截止；當(dāng)主機(jī)的脈沖信號(hào)消失(超過(guò)3秒)，本電路輸出自主切B機(jī)指令ZZQB，對(duì)切機(jī)繼電器線包作用，促使其發(fā)生切換動(dòng)作。本電路供電電源JK_VCC為+5V，應(yīng)為常供電。圖2是本發(fā)明一種星載雙冗余計(jì)算機(jī)主機(jī)工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障自主切換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2的實(shí)施例所示，該裝置包括:對(duì)主機(jī)正常信號(hào)的采集電路101 ;采集電路101對(duì)主機(jī)發(fā)出的連續(xù)脈沖信號(hào)進(jìn)行積分，積分結(jié)果送至自主切換邏輯控制電路103防誤切換保障電路102與自主切換邏輯控制電路103連接，防誤切換保障電路102包括系統(tǒng)初上電時(shí)的邏輯封鎖電路和發(fā)生切換后的邏輯封鎖電路，兩種封鎖信號(hào)都輸出至自主切換邏輯控制電路103 ;自主切換邏輯控制電路103根據(jù)積分電路的結(jié)果確定是否輸出切換指令信號(hào)給自主切換驅(qū)動(dòng)電路104，并在上電初期和切換動(dòng)作完成后受到防誤切換保障電路102的約束；自主切換驅(qū)動(dòng)電路104，對(duì)自主切換邏輯控制電路103輸出的切換指令進(jìn)行功率放大，輸出驅(qū)動(dòng)切換繼電器。上述對(duì)主機(jī)正常信號(hào)的采集電路101通過(guò)由阻容件、二極管組成的積分電路，對(duì)主機(jī)發(fā)出的正常信號(hào)(持續(xù)交變的脈沖信號(hào))進(jìn)行積分，在高脈沖期間進(jìn)行充電，在低電平期間通過(guò)阻值較高的電阻緩慢泄放，放電速度低于充電速度。其中電容負(fù)責(zé)對(duì)主機(jī)發(fā)出的正常信號(hào)(持續(xù)交變的脈沖信號(hào))進(jìn)行積分，可逐漸積至高電平輸出，二極管負(fù)責(zé)防止在主機(jī)發(fā)出低電平時(shí)發(fā)生快速泄放，而使電壓只能通過(guò)大電阻進(jìn)行緩慢泄放。當(dāng)連續(xù)脈沖的時(shí)間間隔適當(dāng)時(shí)，可逐漸積分至高電平輸出；若長(zhǎng)時(shí)間未接收到高脈沖，則泄放至輸出低電平。通過(guò)調(diào)節(jié)電容、電阻的值，可調(diào)節(jié)充、放電時(shí)間，適應(yīng)不同的連續(xù)脈沖監(jiān)測(cè)。上述防誤切換保障電路102由CR電路和RC電路組成。在上電初期，通過(guò)CR電路輸出一個(gè)高電平封鎖信號(hào)，防止在上電初期，積分電路對(duì)主機(jī)正常信號(hào)的積分尚未積至高電平時(shí)發(fā)生誤切機(jī)；它通過(guò)RC電路在切換發(fā)生的初期輸出一個(gè)低電平，切換完成后，輸出高電平，對(duì)自主切機(jī)指令進(jìn)行封鎖，以避免自主切機(jī)指令持續(xù)有效從而與遙控回切指令發(fā)生沖突。上述自主切換邏輯控制電路103由多個(gè)或非門(mén)電路組成。它接收積分電路輸出的積分結(jié)果，若積分結(jié)果為高電平，表不主機(jī)正常，若積分結(jié)果輸出為低電平，表不主機(jī)故障，則發(fā)出切換指令；但在上電初期，由于積分電路需要一定的時(shí)間對(duì)主機(jī)連續(xù)脈沖進(jìn)行有效積分，因此邏輯控制電路受到封鎖信號(hào)約束，不會(huì)輸出切換指令；自主切機(jī)后，由于積分電路輸出將一直維持在低電平，為了避免自主切換指令與遙控回切指令發(fā)生沖突，造成雙方爭(zhēng)切，邏輯控制電路又受到封鎖信號(hào)約束，停止輸出切換指令。上述自主切換驅(qū)動(dòng)電路104，它包括兩個(gè)功率三極管和匹配電阻，兩個(gè)三極管進(jìn)行串聯(lián)冗余，提高電路的可靠性。負(fù)責(zé)對(duì)邏輯控制電路發(fā)出的切換指令進(jìn)行功率放大，輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)切換繼電器。上述主機(jī)向本裝置發(fā)送的正常信號(hào)應(yīng)為連續(xù)交變的脈沖信號(hào)，例如可以為周期25us的方波信號(hào)。占空比可調(diào)整，若正脈沖間隔時(shí)間短，則積分電路放電時(shí)間短，充電至高電平所用的時(shí)間少，可快速積至高電平，反之則要花更長(zhǎng)的時(shí)間達(dá)到高電平。自主切換指令輸出驅(qū)動(dòng)能力:50mA.。本發(fā)明采用積分電路和自主切換邏輯控制與驅(qū)動(dòng)電路對(duì)主機(jī)軟硬件健康狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并實(shí)施故障切換，解決了星載雙冗余計(jì)算機(jī)自主故障診斷與實(shí)時(shí)切換問(wèn)題。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明的主機(jī)工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障自主切換裝置進(jìn)行各種改動(dòng)和變形而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變形屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變形在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種星載雙冗余計(jì)算機(jī)主機(jī)工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障自主切換裝置，其特征在于，該裝置包括: 對(duì)主機(jī)正常信號(hào)的采集電路[101]對(duì)主機(jī)發(fā)出的連續(xù)脈沖信號(hào)進(jìn)行積分，積分結(jié)果送至自主切換邏輯控制電路[103];防誤切換保障電路[102]與自主切換邏輯控制電路[103]連接；防誤切換保障電路[102]包括系統(tǒng)初上電時(shí)的邏輯封鎖電路和發(fā)生切換后的邏輯封鎖電路，兩種封鎖信號(hào)都輸出至自主切換邏輯控制電路[103];自主切換邏輯控制電路[103]根據(jù)對(duì)主機(jī)正常信號(hào)的采集電路[101]積分電路的結(jié)果確定是否輸出切換指令信號(hào)給自主切換驅(qū)動(dòng)電路[104]，并在上電初期和切換動(dòng)作完成后受到防誤切換保障電路[102]的約束；自主切換驅(qū)動(dòng)電路[104]，對(duì)自主切換邏輯控制電路[103]輸出的切換指令進(jìn)行功率放大，輸出驅(qū)動(dòng)切換繼電器。
2.如權(quán)利要求1所述的自主切換裝置，其特征在于:所述的對(duì)主機(jī)正常信號(hào)的采集電路[101]通過(guò)由阻容件、二極管組成的積分電路，對(duì)主機(jī)發(fā)出的正常信號(hào)，即持續(xù)交變的脈沖信號(hào)進(jìn)行積分，在高脈沖期間進(jìn)行充電，在低電平期間通過(guò)阻值較高的電阻緩慢泄放，放電速度低于充電速度；當(dāng)連續(xù)脈沖的時(shí)間間隔適當(dāng)時(shí)，可逐漸積分至高電平輸出；若長(zhǎng)時(shí)間未接收到高脈沖，則泄放至輸出低電平。
3.如權(quán)利要求1或2所述的自主切換裝置，其特征在于:所述的對(duì)主機(jī)正常信號(hào)的采集電路[101]通過(guò)調(diào)節(jié)電容、電阻的值來(lái)調(diào)節(jié)充、放電時(shí)間，用于不同的連續(xù)脈沖監(jiān)測(cè)。
4.如權(quán)利要求1所述的自主切換裝置，其特征在于:所述的防誤切換保障電路[102]在上電初期，通過(guò)CR電路輸出一個(gè)高電平封鎖信號(hào)；在切換發(fā)生的初期，通過(guò)RC電路輸出一個(gè)低電平信號(hào)；切換完成后，輸出高電平，對(duì)自主切機(jī)指令進(jìn)行封鎖。
5.如權(quán)利要求1所述的自主切換裝置，其特征在于:所述的自主切換邏輯控制電路[103]由多個(gè)或非門(mén)電路組成；它接收積分電路輸出的積分結(jié)果，若積分結(jié)果為高電平，表示主機(jī)正常，若積分結(jié)果輸出為低電平，表示主機(jī)故障，則發(fā)出切換指令。
6.如權(quán)利要求1所述的自主切換裝置，其特征在于:所述的自主切換驅(qū)動(dòng)電路[104]包括兩個(gè)功率三極管和匹配電阻；負(fù)責(zé)對(duì)邏輯控制電路發(fā)出的切換指令進(jìn)行功率放大，輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)切換繼電器。
全文摘要
本發(fā)明涉及航天飛行器電子設(shè)備，公開(kāi)了一種星載雙冗余計(jì)算機(jī)主機(jī)工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障自主切換裝置，包括對(duì)主機(jī)正常信號(hào)的采集電路[101]與自主切換邏輯控制電路[103]連接；防誤切換保障電路[102]與自主切換邏輯控制電路[103]連接；自主切換邏輯控制電路[103]根據(jù)采集電路[101]的積分電路的結(jié)果確定是否輸出切換指令信號(hào)給自主切換驅(qū)動(dòng)電路[104]。本發(fā)明采用具有自主故障診斷與切換功能的電路，可對(duì)雙冗余星載計(jì)算機(jī)實(shí)施高可靠切換，解決了星載雙冗余計(jì)算機(jī)自主運(yùn)行狀態(tài)下故障診斷與處理及工作正常情況下誤切換的問(wèn)題。
文檔編號(hào)G06F11/20GK103116535SQ201110366018
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2011年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月17日
發(fā)明者蓋建寧, 沈莉, 田文波, 衡崗, 侯建文, 徐博明, 薛震寰 申請(qǐng)人:上海航天測(cè)控通信研究所