一種航空電子系統(tǒng)n+1模塊備份方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種綜合化航空電子系統(tǒng)的模塊備份技術(shù)，具體是綜合化航空電子系統(tǒng)N+1模塊備份。該方法的主要步驟包括：1)系統(tǒng)運(yùn)行，生成DPM模塊健康狀態(tài)表；2)生成系統(tǒng)狀態(tài)碼；3)獲取系統(tǒng)的運(yùn)行方案號(hào)；4)系統(tǒng)運(yùn)行方案的切換；通過(guò)該方法航空電子系統(tǒng)中多個(gè)數(shù)據(jù)處理模塊中任何一個(gè)發(fā)生故障后，到會(huì)導(dǎo)致IMP系統(tǒng)故障，影響航空電子系統(tǒng)的功能，導(dǎo)致飛機(jī)無(wú)法正常完成任務(wù)的問(wèn)題，提高了航空電子系統(tǒng)的可靠性。
【專利說(shuō)明】一種航空電子系統(tǒng)N+1模塊備份方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種綜合化航空電子系統(tǒng)的模塊備份技術(shù)，具體是綜合化航空電子系 統(tǒng)N+1模塊備份。

【背景技術(shù)】
[0002] 綜合任務(wù)處理機(jī)（MP)是航空電子系統(tǒng)的核心基礎(chǔ)平臺(tái)，具備數(shù)據(jù)、圖形/圖像和 視頻的綜合處理能力以及系統(tǒng)存儲(chǔ)能力。系統(tǒng)包含N+1個(gè)DPM和1個(gè)MMM。
[0003] DPM是數(shù)據(jù)處理模塊，運(yùn)行傳感器融合、態(tài)勢(shì)評(píng)估、進(jìn)攻作戰(zhàn)管理、防御響應(yīng)管理、 武器投放火控計(jì)算等多個(gè)計(jì)算任務(wù)，任何一個(gè)DPM發(fā)生故障，都會(huì)導(dǎo)致MP系統(tǒng)故障，這不 但影響航空電子系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致飛機(jī)無(wú)法完成作戰(zhàn)任務(wù)，甚至可能威脅飛機(jī)及其飛 行員的安全。MMM是大容量存儲(chǔ)模塊，存儲(chǔ)航空電子系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)。
[0004] 現(xiàn)有的綜合化航空電子系統(tǒng)缺乏一種有效的N+1模塊備份技術(shù)。對(duì)DPM模塊采 用1+1備份極大的浪費(fèi)了硬件資源，同時(shí)又增加了產(chǎn)品的成本；不采用備份技術(shù)，則在單個(gè) DPM模塊失效后，該模塊上的任務(wù)無(wú)法執(zhí)行，會(huì)造成航空電子系統(tǒng)故障，降低了飛機(jī)系統(tǒng)的 可靠性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決航空電子系統(tǒng)中多個(gè)數(shù)據(jù)處理模塊中任何一個(gè)發(fā)生故障后，到會(huì)導(dǎo)致 IMP系統(tǒng)故障，影響航空電子系統(tǒng)的功能，導(dǎo)致飛機(jī)無(wú)法正常完成任務(wù)的問(wèn)題，本發(fā)明提出 了一種易于實(shí)現(xiàn)并且提高了航空電子系統(tǒng)的可靠性的航空電子系統(tǒng)N+1模塊備份方法。
[0006] 本發(fā)明的具體技術(shù)方案是：
[0007] -種航空電子系統(tǒng)N+1模塊備份方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0008] 1)生成DPM模塊健康狀態(tài)表；
[0009] 系統(tǒng)上電后，各個(gè)DPM模塊做自檢測(cè)，檢測(cè)模塊硬件的健康狀態(tài)，通過(guò)DPM模塊的 Re級(jí)SM收集并向MMM模塊的IA級(jí)SM上報(bào)本模塊的健康狀態(tài)；IA級(jí)SM依據(jù)各模塊的健康 狀態(tài)生成DPM模塊健康狀態(tài)表。
[0010] 2)生成系統(tǒng)狀態(tài)碼；
[0011] IA級(jí)SM依據(jù)步驟1)得出的DPM健康狀態(tài)表生成系統(tǒng)狀態(tài)碼，該狀態(tài)碼可以表示 系統(tǒng)中所有DPM的健康狀態(tài)；
[0012] 3)獲取系統(tǒng)的運(yùn)行方案號(hào)；
[0013] IA級(jí)SM依據(jù)步驟2)的系統(tǒng)狀態(tài)碼查找系統(tǒng)配置表，獲取當(dāng)前系統(tǒng)的運(yùn)行方案號(hào)。
[0014] 4)系統(tǒng)運(yùn)行方案的切換；
[0015] 若其中一個(gè)DPM模塊健康狀態(tài)發(fā)生變化，則系統(tǒng)需要進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行方案切換，系 統(tǒng)的切換包括以下步驟：
[0016] 4. 1)停止動(dòng)作：MMM模塊中的IA級(jí)SM向所有的DPM模塊的Re級(jí)SM發(fā)送停止命 令停止當(dāng)前應(yīng)用任務(wù)的執(zhí)行；各個(gè)DPM模塊的Re級(jí)SM接收到停止命令后，停止當(dāng)前應(yīng)用任 務(wù)的運(yùn)行并向IA級(jí)SM發(fā)送Re級(jí)SM停止動(dòng)作執(zhí)行完成的信息；IA級(jí)SM接收到所有的Re 級(jí)SM停止動(dòng)作執(zhí)行完成的信息或接收Re級(jí)SM停止動(dòng)作的返回信息超出系統(tǒng)預(yù)設(shè)的時(shí)間， 表明系統(tǒng)的停止動(dòng)作執(zhí)行完畢。
[0017] 4. 2)加載動(dòng)作：在系統(tǒng)執(zhí)行完停止動(dòng)作后，MMM模塊中的IA級(jí)SM向所有的DPM模 塊Re級(jí)SM發(fā)送加載命令，所有的DPM模塊的Re級(jí)SM接收到加載命令后，根據(jù)系統(tǒng)方案號(hào) 加載新的網(wǎng)絡(luò)配置數(shù)據(jù)，加載心的網(wǎng)絡(luò)配置數(shù)據(jù)后，向IA級(jí)SM發(fā)送Re級(jí)SM加載動(dòng)作完成 的信息；IA級(jí)SM接收到所有的Re級(jí)SM加載動(dòng)作執(zhí)行完成的信息或接收Re級(jí)SM加載動(dòng) 作的返回信息超出系統(tǒng)預(yù)設(shè)的時(shí)間，表明系統(tǒng)的加載動(dòng)作執(zhí)行完成。
[0018] 4. 3)運(yùn)行動(dòng)作：在系統(tǒng)執(zhí)行完加載動(dòng)作后，MMM模塊中的IA級(jí)SM向所有的DPM模 塊Re級(jí)SM發(fā)送運(yùn)行命令；所有的DPM模塊Re級(jí)SM接收到運(yùn)行命令后，根據(jù)系統(tǒng)方案號(hào)查 找系統(tǒng)配置表，獲取當(dāng)前模塊的分區(qū)調(diào)度表，切換到相應(yīng)的調(diào)度表運(yùn)行，并向IA級(jí)SM發(fā)送 Re級(jí)SM運(yùn)行動(dòng)作執(zhí)行完成的信息；IA級(jí)SM接收到所有的Re級(jí)SM運(yùn)行動(dòng)作執(zhí)行完成的信 息或接收Re級(jí)SM運(yùn)行動(dòng)作的返回信息超出系統(tǒng)預(yù)設(shè)的時(shí)間，表明系統(tǒng)的運(yùn)行動(dòng)作執(zhí)行完 成。
[0019] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0020] 本發(fā)明的采用創(chuàng)建模塊健康狀態(tài)表、系統(tǒng)配置表獲取系統(tǒng)運(yùn)行方案，實(shí)現(xiàn)了發(fā)生 模塊故障時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行能夠自主切換達(dá)到模塊N+1備份的目的。通過(guò)本方法，避免了 DPM模 塊單點(diǎn)失效造成系統(tǒng)故障的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了成本低、可靠性高的航空電子系統(tǒng)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1為本發(fā)明的工作流程圖；
[0022] 圖2是該方法的備份實(shí)例圖；
[0023] 圖3是系統(tǒng)管理示意圖；
[0024] 圖4是系統(tǒng)運(yùn)行方案的停止動(dòng)作示意圖；
[0025] 圖5是系統(tǒng)運(yùn)行方案的加載動(dòng)作示意圖；
[0026] 圖6是系統(tǒng)運(yùn)行方案的運(yùn)行動(dòng)作示意圖；

【具體實(shí)施方式】
[0027] 機(jī)載綜合任務(wù)處理機(jī)中，DPM工作時(shí)發(fā)生故障，需要由備份模塊接替故障模塊繼續(xù) 工作。系統(tǒng)切換的目的是將故障模塊的任務(wù)遷移到備份模塊上繼續(xù)運(yùn)行，防止單點(diǎn)失效導(dǎo) 致系統(tǒng)故障。本發(fā)明是基于分區(qū)調(diào)度表切換的思想實(shí)現(xiàn)任務(wù)在DPM之間的遷移。
[0028] 為了通過(guò)分區(qū)調(diào)度表切換實(shí)現(xiàn)任務(wù)在DPM之間的遷移，所有DPM具有相同的軟件 映像。系統(tǒng)將應(yīng)用任務(wù)分配到各個(gè)分區(qū)內(nèi)，同一個(gè)應(yīng)用任務(wù)只可能存在于一個(gè)分區(qū)；同一個(gè) 分區(qū)只能被分配到一個(gè)分區(qū)調(diào)度表中，系統(tǒng)管理分區(qū)例外；系統(tǒng)管理分區(qū)在每個(gè)調(diào)度表中 都有，負(fù)責(zé)系統(tǒng)重構(gòu)方案的實(shí)施；調(diào)度表〇只有系統(tǒng)管理分區(qū)，備份模塊工作時(shí)運(yùn)行的是調(diào) 度表0。如圖2所示，將火控、顯控、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)鏈管理、系統(tǒng)管理等DPM模塊所有的任務(wù) 集中在一個(gè)映像文件中，其中某個(gè)DPM模塊可以運(yùn)行其中的任意任務(wù)；每個(gè)分區(qū)調(diào)度表中 都有系統(tǒng)管理分區(qū)，其他分區(qū)只存在于某一個(gè)調(diào)度表中；〇號(hào)調(diào)度表只包含了系統(tǒng)管理分 區(qū)。
[0029] 系統(tǒng)管理分為兩部分：IA級(jí)SM和Re級(jí)SM。Re級(jí)SM管理本地模塊的資源，包括硬 件資源和軟件資源；IA級(jí)SM管理整個(gè)區(qū)域的資源，通過(guò)管理下屬的Re級(jí)SM，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)區(qū) 域硬件和軟件的管理。如圖3所示，IA級(jí)SM運(yùn)行在MMM模塊上，每個(gè)模塊都部署有Re級(jí) SM 0
[0030] 完成本方法需要有PBIT、CBIT、模塊健康狀態(tài)表、系統(tǒng)配置表為基礎(chǔ)。
[0031] 其中，PBIT代表上電自測(cè)試。在系統(tǒng)上電后，模塊做上電自測(cè)試，檢測(cè)模塊硬件的 健康狀態(tài)，檢測(cè)項(xiàng)包括 CPU、MMU、Cache、RAM、NVRAM、FLASH、Interrupt、Timer、WatchDog。 檢測(cè)的結(jié)果保存在一個(gè)16位的數(shù)，每一位代表一類故障，0正常，I故障。該結(jié)果由Re級(jí)SM 獲取作為模塊上電后的初始狀態(tài)上報(bào)給IA級(jí)SM。
[0032] 其中，CBIT:周期自測(cè)試。系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，作周期性的自測(cè)試，檢測(cè)項(xiàng)有CPU、 RAM、NVRAM、FLASH。檢測(cè)的結(jié)果保存在一個(gè)16位的數(shù)，每一個(gè)代表一類故障，0正常，1故 障。該自檢測(cè)由Re級(jí)SM執(zhí)行，并把檢測(cè)的值作為模塊運(yùn)行中的狀態(tài)上報(bào)給IA級(jí)SM。
[0033] 具體地說(shuō)，模塊健康狀態(tài)表含義是記錄各個(gè)模塊的健康狀態(tài)。提供模塊與健康狀 態(tài)的映射關(guān)系，由IA級(jí)SM調(diào)用，以此生成系統(tǒng)狀態(tài)值。
[0034] 表1為模塊健康狀態(tài)表

【權(quán)利要求】
1. 一種航空電子系統(tǒng)N+1模塊備份方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 系統(tǒng)運(yùn)行，生成DPM模塊健康狀態(tài)表； 系統(tǒng)上電后，各個(gè)DPM模塊做自檢測(cè)，檢測(cè)模塊硬件的健康狀態(tài)，通過(guò)DPM模塊的Re級(jí) SM收集并向MMM模塊的IA級(jí)SM上報(bào)本模塊的健康狀態(tài)；IA級(jí)SM依據(jù)各模塊的健康狀態(tài) 生成DPM模塊健康狀態(tài)表； 2) 生成系統(tǒng)狀態(tài)碼； IA級(jí)SM依據(jù)步驟1)得出的DPM健康狀態(tài)表生成系統(tǒng)狀態(tài)碼，所述狀態(tài)碼表示系統(tǒng)中 所有DPM的健康狀態(tài)； 3) 獲取系統(tǒng)的運(yùn)行方案號(hào)； IA級(jí)SM依據(jù)步驟2)的系統(tǒng)狀態(tài)碼查找系統(tǒng)配置表，獲取當(dāng)前系統(tǒng)的運(yùn)行方案號(hào)； 4) 系統(tǒng)運(yùn)行方案的切換； 若其中一個(gè)DPM模塊健康狀態(tài)發(fā)生變化，則系統(tǒng)需要進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行方案切換，系統(tǒng)的 切換包括以下步驟： 4. 1)停止動(dòng)作：MMM模塊中的IA級(jí)SM向所有的DPM模塊的Re級(jí)SM發(fā)送停止命令停 止當(dāng)前應(yīng)用任務(wù)的執(zhí)行；各個(gè)DPM模塊的Re級(jí)SM接收到停止命令后，停止當(dāng)前應(yīng)用任務(wù)的 運(yùn)行并向IA級(jí)SM發(fā)送Re級(jí)SM停止動(dòng)作執(zhí)行完成的信息；IA級(jí)SM接收到所有的Re級(jí)SM 停止動(dòng)作執(zhí)行完成的信息或接收Re級(jí)SM停止動(dòng)作的返回信息超出系統(tǒng)預(yù)設(shè)的時(shí)間，表明 系統(tǒng)的停止動(dòng)作執(zhí)行完畢； 4. 2)加載動(dòng)作：在系統(tǒng)執(zhí)行完停止動(dòng)作后，MMM模塊中的IA級(jí)SM向所有的DPM模塊 Re級(jí)SM發(fā)送加載命令，所有的DPM模塊的Re級(jí)SM接收到加載命令后，根據(jù)系統(tǒng)方案號(hào)加 載新的網(wǎng)絡(luò)配置數(shù)據(jù)，加載心的網(wǎng)絡(luò)配置數(shù)據(jù)后，向IA級(jí)SM發(fā)送Re級(jí)SM加載動(dòng)作完成的 信息；IA級(jí)SM接收到所有的Re級(jí)SM加載動(dòng)作執(zhí)行完成的信息或接收Re級(jí)SM加載動(dòng)作 的返回信息超出系統(tǒng)預(yù)設(shè)的時(shí)間表明系統(tǒng)的加載動(dòng)作執(zhí)行完成； 4. 3)運(yùn)行動(dòng)作：在系統(tǒng)執(zhí)行完加載動(dòng)作后，MMM模塊中的IA級(jí)SM向所有的DPM模塊 Re級(jí)SM發(fā)送運(yùn)行命令；所有的DPM模塊Re級(jí)SM接收到運(yùn)行命令后，根據(jù)系統(tǒng)方案號(hào)查找 系統(tǒng)配置表，獲取當(dāng)前模塊的分區(qū)調(diào)度表，切換到相應(yīng)的調(diào)度表運(yùn)行，并向IA級(jí)SM發(fā)送Re 級(jí)SM運(yùn)行動(dòng)作執(zhí)行完成的信息；IA級(jí)SM接收到所有的Re級(jí)SM運(yùn)行動(dòng)作執(zhí)行完成的信息 或接收Re級(jí)SM運(yùn)行動(dòng)作的返回信息超出系統(tǒng)預(yù)設(shè)的時(shí)間，表明系統(tǒng)的運(yùn)行動(dòng)作執(zhí)行完成。
【文檔編號(hào)】G06F11/14GK104360917SQ201410719413
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月29日
【發(fā)明者】段海軍, 戴小氐, 邸海濤, 崔西寧, 王寧, 楊威 申請(qǐng)人:中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司第六三一研究所