用于深空探测器的双CPU单总线计算机系统技术方案

本发明专利技术涉及航天控制设备，公开了一种用于深空探测器的双CPU单总线计算机系统。包括电源模块[101]、CPU模块[102]由CPUA板和CPUB板组成双冗余、内总线[103]、功能模块[104]、自主监控模块[105]具有对A机健康信号的监测电路和切机控制电路、切换模块[106]受到自主监控模块的自主指令控制，进行开B关A的动作。本发明专利技术采用不完全冗余及单总线体系结构，具备自主故障诊断与系统重构功能，能可靠完成综合电子计算机的所有功能，解决了深空探测器平台计算机小型化、轻型化、低功耗、高可靠的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航天控制设备，特别涉及一种用于深空探测器的双CPU单总线计算机系统。
技术介绍
在传统飞行器平台计算机设计及研制中，一般均采用全双机对称冗余的体系结构。即一台主机A加一台设计完全相同的备机B，主备机各包括完整的电源模块、CPU模块和功能模块，双机具有独立的内总线，各自独立工作，只在对外接口处隔离并联。在冷备份状态下，热机的工作状态是由自身看门狗硬件进行监测的，没有独立的监测模块，切换指令也是由热机自身发出的。由于现有技术的飞行器平台计算机采用全双机对称冗余的体系结构，因而体积过于庞大，对于深空探测器来说，一方面不能实现小型化和轻型化，另一方面，非独立的监测模块也可能影响整机的可靠性。目前航天控制领域没有发现与本专利技术类似相关技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。
技术实现思路
为了解决深空探测器小型化、轻型化、低功耗、自主运行和高可靠的问题，本专利技术的目的在于提供一种用于深空探测器的双CPU单总线计算机系统。利用本专利技术，可达到系统小型化的目的，实现系统自主运行，提高系统的可靠性。为了达到上述专利技术目的，本专利技术为解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种用于深空探测器的双CPU单总线计算机系统，该装置包括:电源模块，它包括A机的电源模块和B机电源模块组成双冗余；分别为A、B机的CPU模块提供+5V供电；值班的电源模块为功能模块提供+5V、+12V、-12V供电；B机电源模块为自主监控模块提供+12V供电；CPU模块，由CPUA板和CPUB板组成双冗余，它包括CPU及其外围电路，负责运行系统软件，输出控制和地址、数据信号，实施对所有功能模块的控制，接收来自功能模块的数据；A机的CPU模块还持续发送表征自身健康的正常脉冲信号；内总线，它由具有冷机高阻特性的芯片将冷热机CPU模块的控制、地址、数据总线信号进行隔离后，合并成一套总线，连接所有功能模块；功能模块，包括功能板I和功能板2，它具有各种接口类型，负责完成计算机的各种对外接口功能，在系统内则挂在双机公共内总线上，接受值班CPU模块的控制，其供电是由值班电源模块提供的，通过切换继电器可以在双机电源之间进行切换；自主监控模块，是独立于A机的电路模块，包括对A机健康信号的监测电路和切机控制电路；负责接收并判别A机CPU模块输出的正常信号，在A机正常信号消失的情况下向切换电路模块发送自主切机指令；切换模块，它包括对双机电源模块进行开关控制的继电器Jl和对功能模块进行供电切换的继电器组J2 ;两组继电器均可接受直接遥控指令的控制，另外，继电器Jl可受到监控模块的自主指令控制，进行开B关A的动作，继电器组J2可受到B机CPU模块自主指令的控制，将功能板供电切换至B机电源。上述CPU模块为双冗余冷备份，A、B机设计相同，它们各自接收相应的电源模块提供的+5V供电，通过内总线实施对功能模块的控制，并且A机CPU模块向监控模块发送表征健康的正常信号，B机CPU模块在A机故障情况下则向切换模块发送自主切机指令；所述的内总线对CPUA、B模块发出的控制、地址、数据总线信号进行隔离，并合并成一套总线，连接所有功能模块；所述的功能模块完成计算机的各种接口功能，挂在双机公共内总线上，接受值班CPU模块的控制，其供电通过切换模块对A、B机电源模块切换获得；所述的自主监控模块的供电由B机电源模块中的一个常开DC/DC提供，它接收并判别A机CPU模块输出的正常信号，在判定A机故障情况下向切换电路发送自主切机指令；所述的切换模块接收直接遥控指令或者自主监控模块发送的自主切机指令，对A、B机电源模块实施开关控制，即A、B机互斥；接收直接遥控指令或者B机CPU模块发送的自主切换功能板电源指令，对功能模块的供电实施切换。本专利技术一种用于深空探测器的双CPU单总线计算机系统，由于采取上述的技术方案，采用双CPU单总线的不完全冗余的体系结构，一方面对核心模块进行了冗余备份，另一方面则可有效减少系统的体积和重量，降低功耗，独立的自主监控模块可进行系统重构，能有效应对空间故障。因此本专利技术解决了深空探测器小型化、轻型化、低功耗、自主运行和高可靠的问题，达到了如下有益效果:1.提供了可靠、通用的深空探测飞行器计算机系统冗余模式；2.可以有效降低系统体积、重量、功耗；3.可以实现自主运行与故障重构，提高了系统的可靠性。附图说明图1是本专利技术用于深空探测器的双CPU单总线计算机系统的原理框图；图2是本专利技术用于深空探测器的双CPU单总线计算机系统的结构示意图。具体实施例方式下面结合附图说明本专利技术的优选实施例。图1是本专利技术用于深空探测器的双CPU单总线计算机系统的原理框图。如图1的实施例所示，本系统对外接口连接探测器内其它各个分系统QT，其中包括:由遥控终端机YKZD发出所有遥控指令开A关B指令KAGB、开B关A指令KBGA、功能板电源切向A机指令QXAJ、功能板电源切向B机指令QXBJ四条指令，本系统供电由电源系统DYXT提供。当YKZD发出KAGB指令，本系统电源A开B关，CPUA工作。当YKZD发出KBGA指令，本系统电源B开A关，CPUB工作。当YKZD发出QXAJ指令，本系统所有功能模块供电切向电源A。当YKZD发出QXBJ指令，本系统所有功能模块供电切向电源B。图2是本专利技术用于深空探测器的双CPU单总线计算机系统的结构示意图。如图2的实施例所示，该系统包括:电源模块101，由二次电源A和二次电源B组成双冗余；它包括A机的DC/DC模块和B机的DC/DC模块，分别为A、B机的CPU模块102提供+5V供电；值班的电源模块为功能模块104提供+5V、+12V、-12V供电；B机电源模块为自主监控模块提供+12V供电。CPU模块102，由CPUA板和CPUB板组成双冗余，它包括CPU及其外围存储器等电路，负责运行系统软件，输出控制和地址、数据信号，实施对所有功能模块的控制，接收来自功能模块的数据。A机的CPU模块还应持续发送表征自身健康的正常脉冲信号。内总线103，它是由具有冷机高阻特性的芯片将冷热机CPU模块的控制、地址、数据等总线信号进行隔离后，合并成一套总线，连接所有功能模块。功能模块104，包括功能板I和功能板2，它具有各种接口类型，负责完成计算机的各种对外接口功能，在系统内则挂在双机公共内总线上，接受值班CPU模块的控制，其供电是由值班电源模块提供的，通过切换继电器可以在双机电源之间进行切换。自主监控模块105，是独立于A机的电路模块，包括对A机健康信号的监测电路和切机控制电路。负责接收并判别A机CPU模块输出的正常信号，在A机正常信号消失的情况下向切换电路发送自主切机指令。切换模块106，它包括对双机电源模块进行开关控制的继电器Jl和对功能模块进行供电切换的继电器组J2。两组继电器均可接受直接遥控指令的控制，另外，继电器Jl可受到自主监控模块105的自主指令控制，进行开B关A的动作，继电器组J2可受到B机CPU模块自主指令的控制，将功能板供电切换至B机电源。上述CPU模块102为双冗余冷备份，A、B机设计相同，它们各自接收相应的电源模块101提供的+5V供电，通过内总线103实施对功能模块104的控制，并且A机CPU模块向监控模块105发送表征健康的正常信号,B机CPU模块在A本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于深空探测器的双CPU单总线计算机系统，其特征在于，该系统包括：电源模块，它包括A机电源模块和B机电源模块组成双冗余；分别为A、B机的CPU模块提供+5V供电；值班的电源模块为功能模块提供+5V、+12V、?12V供电；B机电源模块为自主监控模块提供+12V供电；CPU模块，由CPUA板和CPUB板组成双冗余，它包括CPU及其外围电路，负责运行系统软件，输出控制和地址、数据信号，实施对所有功能模块的控制，接收来自功能模块的数据；A机的CPU模块还持续发送表征自身健康的正常脉冲信号；内总线，它由具有冷机高阻特性的芯片将冷热机CPU模块的控制、地址、数据总线信号进行隔离后，合并成一套总线，连接所有功能模块；功能模块，包括功能板1和功能板2，它具有各种接口类型，负责完成计算机的各种对外接口功能，在系统内则挂在双机公共内总线上，接受值班CPU模块的控制，其供电是由值班电源模块提供的，通过切换继电器可以在双机电源之间进行切换；自主监控模块，是独立于A机的电路模块，包括对A机健康信号的监测电路和切机控制电路；负责接收并判别A机CPU模块输出的正常信号，在A机正常信号消失的情况下向切换电路模块发送自主切机指令；切换模块，它包括对双机电源模块进行开关控制的继电器J1和对功能模块进行供电切换的继电器组J2；两组继电器均可接受直接遥控指令的控制，另外，继电器J1可受到自主监控模块的自主指令控制，进行开B关A的动作，继电器组J2可受到B机CPU模块自主指令的控制，将功能板供电切换至B机电源。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：盖建宁，樊有诚，吴杰，侯建文，衡岗，徐博明，薛震寰，
申请(专利权)人：上海航天测控通信研究所，
类型：发明
国别省市：