本發(fā)明涉及一種星敏感器軟件在線故障監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法。

背景技術：

衛(wèi)星姿態(tài)測量是衛(wèi)星姿態(tài)控制的基礎。星敏感器是一種以恒星作為觀測目標的高精度姿態(tài)敏感器，是一種完全獨立和自主的姿態(tài)測量儀器，無需與其它姿態(tài)敏感器相結合，可實現(xiàn)衛(wèi)星三軸姿態(tài)的捕獲與跟蹤、快速定姿與軌道機動。星敏感器以天球中精確定位的恒星系統(tǒng)作為絕對參照系，通過對恒星的觀測、識別、計算，得到衛(wèi)星的姿態(tài)。由于測量精度高、實時性強、體積小、功耗低等優(yōu)點，近年來星敏感器被廣泛應用于衛(wèi)星姿態(tài)測量系統(tǒng)。

星敏感器軟件是一種嵌入式自主軟件，軟件規(guī)模大，要完成的功能多，算法復雜，它是星敏感器實現(xiàn)姿態(tài)測量的核心。星敏感器軟件不同于一般的通用軟件，它駐留在星敏感器處理器內，在衛(wèi)星發(fā)射后要求在軌不間斷運行至少兩年以上時間，因此軟件系統(tǒng)必須具有長時間運行的高可靠性。

由于星敏感器軟件規(guī)模增大和復雜性的增加，軟件可能存在許多缺陷，這需要通過地面長時間、多工況的試驗和測試，不斷發(fā)現(xiàn)軟件中潛在的問題，通過修改軟件設計，不斷完善軟件，根除故障產生的原因，逐步提高星敏感器軟件可靠性，以達到規(guī)定的設計要求。

但是在實際情況中，很多問題需要在某一特定工況下，較長時間不間斷運行軟件才能復現(xiàn)，且斷電重啟后，軟件又會恢復正常。因此，需要一種能夠高效率、有效的對星敏感器軟件問題進行定位，方便對問題原因進行排查，且能夠實時監(jiān)測軟件運行狀態(tài)的方法和手段。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種星敏感器軟件在線故障監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法，實現(xiàn)對星敏感器軟件運行狀態(tài)的實時在線監(jiān)測，可及時定位軟件運行過程中出現(xiàn)的故障問題，增加了星敏感器軟件故障的可視性，提高了星敏感器軟件故障排查效率。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種星敏感器軟件在線故障監(jiān)測系統(tǒng)，包含：cpu模塊、fpga模塊和地面接收設備，fpga模塊通過數(shù)據(jù)總線和地址總線連接cpu模塊，并通過接口連接地面接收設備；

所述的cpu模塊將需要傳輸?shù)男敲舾衅鬈浖P鍵數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線和地址總線，利用地址映射的方式寫入fpga模塊，fpga檢測到cpu模塊發(fā)送的握手信號的電平狀態(tài)發(fā)生變化后，將星敏感器軟件關鍵數(shù)據(jù)發(fā)送至地面接收設備，地面接收設備實時解析并顯示星敏感器軟件運行情況，在線監(jiān)測軟件故障。

所述的fpga模塊包含：

隨機存儲器ram，其通過數(shù)據(jù)總線和地址總線連接cpu模塊，用于存儲cpu模塊寫入的星敏感器軟件關鍵數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，其連接隨機存儲器ram和cpu模塊，當檢測到cpu模塊發(fā)送的握手信號的電平狀態(tài)發(fā)生變化后，將星敏感器軟件關鍵數(shù)據(jù)發(fā)送至接口模塊；

接口模塊，其連接數(shù)據(jù)發(fā)送模塊和地面接收設備，將星敏感器軟件關鍵數(shù)據(jù)發(fā)送至地面接收設備。

所述的接口模塊包含多個接口子模塊。

本發(fā)明還提供一種星敏感器軟件在線故障監(jiān)測方法，包含以下步驟：

步驟s1、cpu模塊將需要傳輸?shù)男敲舾衅鬈浖P鍵數(shù)據(jù)打包，通過數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制信號，利用地址映射的方式將打包后的星敏感器軟件關鍵數(shù)據(jù)寫入fpga模塊中的隨機存儲器ram，cpu模塊完成星敏感器軟件關鍵數(shù)據(jù)的寫入后，改變與fpga模塊的握手信號的電平狀態(tài)；

步驟s2、fpga模塊中的數(shù)據(jù)發(fā)送模塊檢測到cpu模塊發(fā)送的握手信號的電平狀態(tài)發(fā)生變化后，將星敏感器軟件關鍵數(shù)據(jù)發(fā)送至接口模塊；

步驟s3、接口模塊將星敏感器軟件關鍵數(shù)據(jù)發(fā)送至地面接收設備；

步驟s4、地面接收設備實時解析接收到的星敏感器軟件關鍵數(shù)據(jù)，并實時顯示星敏感器軟件運行情況，在線監(jiān)測軟件故障。

所述的步驟s2中，數(shù)據(jù)發(fā)送模塊將星敏感器軟件關鍵數(shù)據(jù)發(fā)送至接口模塊的方法進一步包含：

步驟s2.1、上電后，數(shù)據(jù)發(fā)送模塊處于空閑狀態(tài)，等待握手信號的電平狀態(tài)發(fā)生變化的使能信號的到來；

步驟s2.2、檢測到使能信號后，判斷接口子模塊的類型；

步驟s2.3、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊根據(jù)接口子模塊的類型發(fā)送對應的接口模塊使能信號給接口模塊，并從隨機存儲器ram201中讀取待發(fā)送的數(shù)據(jù)發(fā)送至接口模塊；

步驟s2.4、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊對已發(fā)送的數(shù)據(jù)個數(shù)進行連續(xù)計數(shù)，若隨機存儲器ram201中的數(shù)據(jù)未發(fā)送完成，則繼續(xù)讀取數(shù)據(jù)并發(fā)送，若已發(fā)送完成，則進入數(shù)據(jù)發(fā)送完成狀態(tài)，給出發(fā)送完成標志信號，回到空閑狀態(tài)，等待下一個使能信號的到來。

所述的步驟s3中，接口模塊將星敏感器軟件關鍵數(shù)據(jù)發(fā)送至地面接收設備的方法進一步包含：

步驟s3.1、接口模塊對接收到的接口模塊使能信號進行解碼，獲得需要使能的接口子模塊的類型；

步驟s3.2、使能所需的接口子模塊，通過該接口子模塊將星敏感器軟件關鍵數(shù)據(jù)發(fā)送至地面接收設備。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點和有益效果：

1、采用fpga實現(xiàn)軟件關鍵數(shù)據(jù)的緩存、發(fā)送、接口配置；

2、接口可配置為串行接口、can總線接口或1553b接口，靈活方便；

3、采用檢測cpu信號的電平變化，實現(xiàn)cpu與fpga數(shù)據(jù)交互的握手，避免數(shù)據(jù)讀寫沖突的發(fā)生，提高設計可靠性；

4、設計的星敏感器軟件在線故障監(jiān)測系統(tǒng)為通用模塊，可應用于各類星敏感器產品。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的一種星敏感器軟件在線故障監(jiān)測系統(tǒng)的結構框圖。

圖2是數(shù)據(jù)發(fā)送模塊的數(shù)據(jù)發(fā)送流程圖。

圖3是接口模塊的接口選擇示意圖。

具體實施方式

以下根據(jù)圖1～圖3，具體說明本發(fā)明的較佳實施例。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種星敏感器軟件在線故障監(jiān)測系統(tǒng)，包含：cpu模塊1、fpga模塊2和地面接收設備3，fpga模塊2通過數(shù)據(jù)總線和地址總線連接cpu模塊1，并通過接口連接地面接收設備3。所述的cpu模塊1將需要傳輸?shù)男敲舾衅鬈浖P鍵數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線和地址總線，利用地址映射的方式寫入fpga模塊2，fpga檢測到cpu模塊1發(fā)送的握手信號的電平狀態(tài)發(fā)生變化后，將星敏感器軟件關鍵數(shù)據(jù)發(fā)送至地面接收設備3，地面接收設備3實時解析并顯示星敏感器軟件運行情況，在線監(jiān)測軟件故障。

所述的fpga模塊2包含：

隨機存儲器ram201，其通過數(shù)據(jù)總線和地址總線連接cpu模塊1，用于存儲cpu模塊1寫入的星敏感器軟件關鍵數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)發(fā)送模塊202，其連接隨機存儲器ram201和cpu模塊1，當檢測到cpu模塊1發(fā)送的握手信號的電平狀態(tài)發(fā)生變化后，將星敏感器軟件關鍵數(shù)據(jù)發(fā)送至接口模塊203；

接口模塊203，其連接數(shù)據(jù)發(fā)送模塊202和地面接收設備3，將星敏感器軟件關鍵數(shù)據(jù)發(fā)送至地面接收設備3。

所述的接口模塊203包含多個接口子模塊，所述的接口子模塊為串行接口或can總線接口或1553b總線接口或其他接口。

本發(fā)明還提供一種星敏感器軟件在線故障監(jiān)測方法，包含以下步驟：

步驟s1、cpu模塊1將需要傳輸?shù)男敲舾衅鬈浖P鍵數(shù)據(jù)打包，通過數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制信號，利用地址映射的方式將打包后的星敏感器軟件關鍵數(shù)據(jù)寫入fpga模塊2中的隨機存儲器ram201，cpu模塊1完成星敏感器軟件關鍵數(shù)據(jù)的寫入后，改變與fpga模塊2的握手信號的電平狀態(tài)；

步驟s2、fpga模塊2中的數(shù)據(jù)發(fā)送模塊202檢測到cpu模塊1發(fā)送的握手信號的電平狀態(tài)發(fā)生變化后，將星敏感器軟件關鍵數(shù)據(jù)發(fā)送至接口模塊203；

步驟s3、接口模塊203將星敏感器軟件關鍵數(shù)據(jù)發(fā)送至地面接收設備3；

步驟s4、地面接收設備3實時解析接收到的星敏感器軟件關鍵數(shù)據(jù)，并實時顯示星敏感器軟件運行情況，在線監(jiān)測軟件故障。

如圖2所示，所述的步驟s2中，數(shù)據(jù)發(fā)送模塊將星敏感器軟件關鍵數(shù)據(jù)發(fā)送至接口模塊的方法進一步包含：

步驟s2.1、上電后，數(shù)據(jù)發(fā)送模塊202處于空閑狀態(tài)，等待握手信號的電平狀態(tài)發(fā)生變化的使能信號的到來；

步驟s2.2、檢測到使能信號后，判斷接口子模塊的類型，即，根據(jù)表征接口類型的接口要求碼識別出采用何種接口子模塊的類型（比如：信號“00”表征串行接口、信號“01”表征can總線接口，信號“10”表征1553b總線接口）；

步驟s2.3、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊202根據(jù)接口子模塊的類型發(fā)送對應的接口模塊使能信號給接口模塊203，并從隨機存儲器ram201中讀取待發(fā)送的數(shù)據(jù)發(fā)送至接口模塊203；

步驟s2.4、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊202對已發(fā)送的數(shù)據(jù)個數(shù)進行連續(xù)計數(shù)，若隨機存儲器ram201中的數(shù)據(jù)未發(fā)送完成，則繼續(xù)讀取數(shù)據(jù)并發(fā)送，若已發(fā)送完成，則進入數(shù)據(jù)發(fā)送完成狀態(tài)，給出發(fā)送完成標志信號，回到空閑狀態(tài)，等待下一個使能信號的到來。

如圖3所示，所述的步驟s3中，接口模塊將星敏感器軟件關鍵數(shù)據(jù)發(fā)送至地面接收設備的方法進一步包含：

步驟s3.1、接口模塊203對接收到的接口模塊使能信號進行解碼，獲得需要使能的接口子模塊的類型；

步驟s3.2、使能所需的接口子模塊，通過該接口子模塊將星敏感器軟件關鍵數(shù)據(jù)發(fā)送至地面接收設備3。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點和有益效果：

1、采用fpga實現(xiàn)軟件關鍵數(shù)據(jù)的緩存、發(fā)送、接口配置，fpga內部具有ram，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)緩存；

2、接口可配置為串行接口、can總線接口或1553b接口，靈活方便；

3、采用檢測cpu信號的電平變化，實現(xiàn)cpu與fpga數(shù)據(jù)交互的握手，避免數(shù)據(jù)讀寫沖突的發(fā)生，提高設計可靠性；

4、設計的星敏感器軟件在線故障監(jiān)測系統(tǒng)為通用模塊，可應用于各類星敏感器產品。

盡管本發(fā)明的內容已經通過上述優(yōu)選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發(fā)明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護范圍應由所附的權利要求來限定。