一种切机方法、系统和星载系统与流程

1.本发明涉及航空航天技术领域，尤其涉及一种切机方法、系统和星载系统。


背景技术：

2.航空航天技术的发展对于世界上各个国家都具有深远的影响。它不仅是一个国家经济水平、综合国力和尖端科技的体现，而且关系到国家的军事、国防和国际地位等重要领域。世界上许多国家都先后启动了大规模的航天和空间技术研究计划，例如建造空间站、载人登月和火星探测等。近年来，随着我国综合国力和科技水平的提高，我国的航天事业迅猛发展，各型号卫星需求强烈，由此带来卫星可靠性和寿命方面的诸多考虑。
3.为了提高星载设备的可靠性，通用方法是给关键设备增加冗余备份，备份又包含冷备份和热备份。冷备份的设备之间状态交互简单，备份设备无需加电。而热备份设备不管是否为工作设备，两者都需要加电，备份的设备随时待命工作，处于加电不工作状态，由于备份设备加电必然会收到整星发送给主份的指令，而主份执行动作时，备份不能操作，这就给主备份之间的状态同步及切换增加了困难，目前实现方法如图1所示。
4.某分系统配置了主备双机热备份，通过can总线与整星相连，接收整星的指令控制及遥测轮询。
5.分系统由主机和备机组成，功能一致、互为备份。假设，当前工作单机为主机，执行整星发来的指令控制、状态切换及响应整星的遥测轮询。则备机处于备份状态，接收整星发来的指令，只进行状态切换，禁止执行控制操作，禁止响应整星轮询。
6.当整星通过can总线发送切机相关的指令时，主机将收到的指令进行解析并执行、完成工作状态的切换；同时备机将收到的指令进行解析，判断为切机指令后完成工作状态的切换，成为当前工作单机，其余指令备机禁止执行。切机之后主备机角色互换，功能一致，如图2所示。
7.根据图1和图2可知，主备机状态切换依据整星总线上发送的控制指令，主备机对收到的同一条指令进行解析，若为切机指令，则两者均进行状态切换，这样就完成了切机操作，而其中任何一个单机在这个切机环节上出现错误，将导致热备双机工作异常。假设主机为当前工作单机，备机为非工作单机，主机收到切机指令，备机未收到的情况下，会导致主机切机为非工作单机，此时，主备机出现均为非工作单机的状态，不管是整星发送指令还是遥测轮询，两个单机均不能执行操作，不能响应轮询等影响整星安全的情况，如图3所示。
8.相反，假设备机正常接收到整星发送的切记指令，主机未收到切机指令的情况下，会将备机切换为当前工作单机，主机未收到指令则不执行状态切换，此时，主备机出现均为当前工作单机的状态，不管是整星发送指令还是遥测轮询，两个单机均执行操作，响应轮询等影响整星安全的情况，如图4所示。


技术实现要素：

9.本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种切机方法、系统
和星载系统。
10.本发明的一种切机方法的技术方案如下：
11.当前处于正在工作状态的单机接收切机指令，并判断所述切机指令的类型；
12.所述当前处于正在工作状态的单机根据所述切机指令的类型确定是否进行切机，得到第一判断结果，当所述第一判断结果为是时，将所述切机指令发送到当前处于非工作状态的单机；
13.所述当前处于非工作状态的单机执行所述切机指令，切换至正在工作状态。
14.本发明的一种切机方法的有益效果如下：
15.只有当前处于正在工作状态的单机接收到切机指令，避免当前处于正在工作状态的单机接收切机指令，即同一时刻就只有一个单机能接收到切机指令，不会出现一个单机收到切机指令，而另一个单机因为某种原因未收到的切机指令的情况。能够有效避免了双机同时执行切机指令所导致的错误切机的情况的出现。
16.在上述方案的基础上，本发明的一种切机系统还可以做如下改进。
17.进一步，还包括：当所述第一判断结果为是时，所述当前处于正在工作状态的单机将其工作状态修改为非工作状态，并将修改后的工作状态发送至所述当前处于非工作状态的单机；
18.所述当前处于非工作状态的单机切换至正在工作状态之前，还包括：
19.所述当前处于非工作状态的单机判断所述当前处于正在工作状态的单机发送的修改后的工作状态是否为非工作状态，得到第二判断结果；
20.所述当前处于非工作状态的单机执行所述切机指令，切换至正在工作状态，包括：
21.当所述第二判断结果为是时，所述当前处于非工作状态的单机执行所述切机指令，切换至正在工作状态。
22.采用上述进一步方案的有益效果是：进一步提高切机的准确性。
23.进一步，所述当前处于正在工作状态的单机将其工作状态修改为非工作状态，包括：
24.所述当前处于正在工作状态的单机发送验证信息至状态锁，当所述验证信息通过所述状态锁的验证时，所述当前处于正在工作状态的单机将其工作状态修改为非工作状态。
25.采用上述进一步方案的有益效果是：进一步提高切机的准确性。
26.进一步，，还包括：
27.所述当前处于正在工作状态的单机通过两路数据传输通道分别将包括所述切机指令的目标数据发送至所述当前处于非工作状态的单机；
28.所述当前处于非工作状态的单机判断接收的两路数据是否相同，得到第三判断结果；
29.所述当前处于非工作状态的单机执行所述切机指令，包括：
30.当所述第三判断结果为是时，当前处于非工作状态的单机执行所述切机指令。
31.采用上述进一步方案的有益效果是：进一步提高切机的准确性。
32.进一步，所述当前处于非工作状态的单机切换至正在工作状态之后，还包括：所述当前处于非工作状态的单机接收数据并存储。
33.本发明的一种切机系统的技术方案如下：
34.包括两个单机，其中，任一单机处于正在工作状态，另外一个单机处于非工作状态；
35.当前处于正在工作状态的单机接收切机指令，并判断所述切机指令的类型；
36.所述当前处于正在工作状态的单机根据所述切机指令的类型确定是否进行切机，得到第一判断结果，当所述第一判断结果为是时，将所述切机指令发送到当前处于非工作状态的单机；
37.所述当前处于非工作状态的单机执行所述切机指令，切换至正在工作状态。
38.本发明的一种切机系统的有益效果如下：
39.只有当前处于正在工作状态的单机接收到切机指令，避免当前处于正在工作状态的单机接收切机指令，即同一时刻就只有一个单机能接收到切机指令，不会出现一个单机收到切机指令，而另一个单机因为某种原因未收到的切机指令的情况。能够有效避免了双机同时执行切机指令所导致的错误切机的情况的出现。
40.在上述方案的基础上，本发明的一种切机系统还可以做如下改进。
41.进一步，还包括：
42.当所述第一判断结果为是时，所述当前处于正在工作状态的单机将其工作状态修改为非工作状态，并将修改后的工作状态发送至所述当前处于非工作状态的单机；
43.所述当前处于非工作状态的单机判断所述当前处于正在工作状态的单机发送的修改后的工作状态是否为非工作状态，得到第二判断结果；
44.当所述第二判断结果为是时，所述当前处于非工作状态的单机执行所述切机指令，切换至正在工作状态。
45.采用上述进一步方案的有益效果是：进一步提高切机的准确性。
46.进一步，所述当前处于正在工作状态的单机发送验证信息至状态锁，当所述验证信息通过所述状态锁的验证时，所述当前处于正在工作状态的单机将其工作状态修改为非工作状态。
47.采用上述进一步方案的有益效果是：进一步提高切机的准确性。
48.进一步，还包括：
49.所述当前处于正在工作状态的单机通过两路数据传输通道分别将包括所述切机指令的目标数据发送至所述当前处于非工作状态的单机；
50.所述当前处于非工作状态的单机判断接收的两路数据是否相同，得到第三判断结果；
51.当所述第三判断结果为是时，当前处于非工作状态的单机执行所述切机指令。
52.采用上述进一步方案的有益效果是：进一步提高切机的准确性。
53.进一步，所述当前处于非工作状态的单机切换至正在工作状态之后，接收数据并存储。
54.本技术的一种星载系统，包括上述任一项所述的一种切机系统。
附图说明
55.图1为本发明实施例的传统的切机方法的流程示意图之一；
56.图2为本发明实施例的传统的切机方法的流程示意图之二；
57.图3为本发明实施例的传统的切机方法的流程示意图之三；
58.图4为本发明实施例的传统的切机方法的流程示意图之四；
59.图5为本发明实施例的一种切机方法的流程示意图之一；
60.图6为主机和备机的结构示意图；
61.图7为双机控制单元的工作原理示意图；
62.图8为状态存储单元的工作原理示意图；
63.图9为通信单元的工作原理示意图。
具体实施方式
64.如图5所示，本发明实施例的一种切机方法，包括如下步骤：
65.s1、当前处于正在工作状态的单机接收切机指令，并判断切机指令的类型；
66.s2、当前处于正在工作状态的单机根据切机指令的类型确定是否进行切机，得到第一判断结果，当第一判断结果为是时，将切机指令发送到当前处于非工作状态的单机；
67.s3、当前处于非工作状态的单机执行切机指令，切换至正在工作状态。
68.将两个主机分别标记为主机和备机，以“主机为当前处于正在工作状态的单机，备机为当前处于非工作状态的单机”进行阐述：
69.切机指令的类型包括：切至主机的切机指令和切至备机的切机指令，那么s2中，当前处于正在工作状态的单机根据切机指令的类型确定是否进行切机，具体包括如下情况：
70.1)切机指令的类型为切至主机的切机指令时，由于当前处于正在工作状态的单机为主机，因此，确定不需要进行切机，即第一判断结果为否；
71.2)切机指令的类型为切至备机的切机指令时，由于当前处于正在工作状态的单机为主机，因此，确定需要进行切机，即第一判断结果为是；
72.以“备机为当前处于正在工作状态的单机，主机为当前处于非工作状态的单机”进行阐述：
73.那么s2中，当前处于正在工作状态的单机根据切机指令的类型确定是否进行切机，具体包括如下情况：
74.1)切机指令的类型为切至主机的切机指令时，由于当前处于正在工作状态的单机为备机，因此，确定需要进行切机，即第一判断结果为是；
75.2)切机指令的类型为切至备机的切机指令时，由于当前处于正在工作状态的单机为备机，因此，不确定需要进行切机，即第一判断结果为否；
76.只有当前处于正在工作状态的单机接收到切机指令，避免当前处于正在工作状态的单机接收切机指令，即同一时刻就只有一个单机能接收到切机指令，不会出现一个单机收到切机指令，而另一个单机因为某种原因未收到的切机指令的情况。能够有效避免了双机同时执行切机指令所导致的错误切机的情况的出现。
77.可选地，在上述技术方案中，还包括：
78.s4、当第一判断结果为是时，当前处于正在工作状态的单机将其工作状态修改为非工作状态，并将修改后的工作状态发送至当前处于非工作状态的单机；
79.当前处于非工作状态的单机切换至正在工作状态之前，还包括：
80.s03、当前处于非工作状态的单机判断当前处于正在工作状态的单机发送的修改后的工作状态是否为非工作状态，得到第二判断结果；
81.s3中，当前处于非工作状态的单机执行切机指令，切换至正在工作状态，包括：
82.s30、当第二判断结果为是时，当前处于非工作状态的单机执行切机指令，切换至正在工作状态，进一步提高切机的准确性。
83.可选地，在上述技术方案中，当前处于正在工作状态的单机将其工作状态修改为非工作状态，包括：
84.s04、当前处于正在工作状态的单机发送验证信息至状态锁，当验证信息通过状态锁的验证时，当前处于正在工作状态的单机将其工作状态修改为非工作状态。进一步提高切机的准确性。
85.可选地，在上述技术方案中，还包括：
86.s5、当前处于正在工作状态的单机通过两路数据传输通道分别将包括切机指令的目标数据发送至当前处于非工作状态的单机；
87.s6、当前处于非工作状态的单机判断接收的两路数据是否相同，得到第三判断结果；
88.当前处于非工作状态的单机执行切机指令，包括：
89.当第三判断结果为是时，当前处于非工作状态的单机执行切机指令。当第三判断结果为否时，说明接收到数据可能存在错误，当前处于非工作状态的单机不执行切机指令，并发出提醒，以便于用户进行处理，进一步提高切机的准确性。
90.在另外一个实施例中，当第二判断结果为是时，且当第三判断结果为是时，当前处于非工作状态的单机执行切机指令，完成切机。
91.可选地，在上述技术方案中，当前处于非工作状态的单机切换至正在工作状态之后，还包括：当前处于非工作状态的单机接收数据并存储，具体地：当前处于非工作状态的单机接收整星总线通过can总线发送的数据并存储。
92.下面通过另外一个实施例对本技术的一种切机方法进行阐述，如图6至图9所示，具体地：
93.将两个主机分别标记为主机和备机，主机中设有双机控制单元、通信单元和状态存储单元，备机中同样设有双机控制单元、通信单元和状态存储单元，以“主机为当前处于正在工作状态的单机，备机为当前处于非工作状态的单机”进行阐述：
94.s100、主机的双机控制单元接收切机指令，并判断述切机指令的类型，并根据切机指令的类型确定是否进行切机，具体地：
95.主机的双机控制单元与所在的主机是否正处于工作状态，不管是否为当前工作单机，均处于工作状态，能够实时采集主机的数据信息，完成双机的信息采集与同步。双机控制单元收到切机指令、或者因为故障导致的切机指令，然后判断述切机指令的类型，具体地：
96.1)切机指令的类型为切至主机的切机指令时，由于当前处于正在工作状态的单机为主机，因此，确定不需要进行切机，即第一判断结果为否，则不进行任何操作，即主机保持原工作状态；
97.2)切机指令的类型为切至备机的切机指令时，由于当前处于正在工作状态的单机
为主机，因此，确定需要进行切机，即第一判断结果为是；
98.s101、当第一判断结果为是时，主机的双机控制单元将主机的工作状态修改为非工作状态，其中，主机的工作状态存储在主机的状态存储单元中，在主机的状态存储单元中修改主机的工作状态之前，主机发送验证信息至状态锁，当验证信息通过状态锁的验证时，将主机的工作状态修改为非工作状态，如图8所示。
99.其中，可预先设置状态锁的验证条件，例如：当状态锁接收到的验证信息位1时，验证通过，当状态锁接收到的验证信息位0时，验证不通过，那么：主机发送将为1的验证信息至状态锁时，可通过验证，将主机的工作状态修改为非工作状态，其中，状态锁可设置在主机的状态存储单元中。
100.s102、当第一判断结果为是时，主机通过通信单元将目标数据发送至备机，具体通过双路数据传输通道将目标数据发送至备机，目标数据至少包括切机指令，还可包括主机的修改后的工作状态，那么：
101.1)备机的双机控制单元判断主机发送的修改后的工作状态是否为非工作状态，得到第二判断结果；
102.2)备机的双机控制单元判断通过双路数据传输通道接收到的两路数据是否相同，得到第三判断结果，具体地：
103.通信单元设置了异构备份，包含串口通讯和外部中断等两路数据传输通道，也可根据实际情况设置传两路数据传输通道，通过对外部中断的逻辑控制进行多比特通信，只有两者同时收到相同的通讯内容即目标数据，再进行解析，保证了切机状态等关键信息的准确性，如图9所示。
104.当第二判断结果和第三判断结果均为是时，则备机执行切机指令，具体地：备机先改变备机的状态存储单元的工作状态，即将“处于非工作状态”修改为“正在工作状态”，完成切机，其中，备机的状态存储单元也设有状态锁，参考上述主机的状态存储单元的状态锁，在此不做赘述，然后进行通信控制，即备机与整形总线通过can总线连接，然后接收整星总线通过can总线发送的数据并存储。
105.将两个主机分别标记为主机和备机，主机中设有双机控制单元、通信单元和状态存储单元，备机中同样设有双机控制单元、通信单元和状态存储单元，以“备机为当前处于正在工作状态的单机，主机为当前处于非工作状态的单机”进行阐述：
106.s200、备机的双机控制单元接收切机指令，并判断述切机指令的类型，并根据切机指令的类型确定是否进行切机，具体地：
107.备机的双机控制单元与所在的备机是否正处于工作状态，不管是否为当前工作单机，均处于工作状态，能够实时采集主机的数据信息，完成双机的信息采集与同步。双机控制单元收到切机指令、或者因为故障导致的切机指令，然后判断述切机指令的类型，具体地：
108.1)切机指令的类型为切至主机的切机指令时，由于当前处于正在工作状态的单机为备机，确定需要进行切机，即第一判断结果为是；
109.2)切机指令的类型为切至备机的切机指令时，由于当前处于正在工作状态的单机为备机，因此，确定不需要进行切机，即第一判断结果为否，则不进行任何操作，即备机保持原工作状态；
110.s201、当第一判断结果为是时，备机的双机控制单元将备机的工作状态修改为非工作状态，其中，备机的工作状态存储在备机的状态存储单元中，备机的双机控制单元在备机的状态存储单元中修改备机的工作状态之前，备机发送验证信息至状态锁，当验证信息通过状态锁的验证时，将备机的工作状态修改为非工作状态。
111.其中，可预先设置状态锁的验证条件，例如：当状态锁接收到的验证信息位1时，验证通过，当状态锁接收到的验证信息位0时，验证不通过，那么：备机发送将为1的验证信息至状态锁时，可通过验证，将备机的工作状态修改为非工作状态，其中，状态锁可设置在备机的状态存储单元中。
112.s102、当第一判断结果为是时，备机通过通信单元将目标数据发送至主机，具体通过双路数据传输通道将目标数据发送至主机，目标数据至少包括切机指令，还可包括备机的修改后的工作状态，那么：
113.1)主机的双机控制单元判断主机发送的修改后的工作状态是否为非工作状态，得到第二判断结果；
114.2)主机的双机控制单元判断通过双路数据传输通道接收到的两路数据是否相同，得到第三判断结果；
115.当第二判断结果和第三判断结果均为是时，则主机执行切机指令，具体地：主机先改变主机的状态存储单元的工作状态，即将“处于非工作状态”修改为“正在工作状态”，完成切机，其中，主机的状态存储单元也设有状态锁，然后进行通信控制，即主机与整形总线通过can总线连接，然后接收整星总线通过can总线发送的数据并存储。
116.其中，主机和备机中的双机控制单元执行切机操作时首先改变自身状态存储单元的状态，然后通过通信单元完成状态信息的可靠传输，通知待命工作单机。待命工作单机收到信息后，进行状态识别，改变自身状态存储单元的状态，完成切机操作，进入执行指令、响应轮询的工作模式。
117.其中，主机和备机中的状态存储单元保存着该单机是否为工作单机的状态，设置有一把状态锁，当双机控制单元确认切机操作时，需要先解锁状态锁来改变状态信息，当有总线数据到来时，依据其状态指示判断是否为当前工作单机，来完成总线指令数据的接收。
118.状态锁的解锁、上锁操作仅通过双机控制单元来完成，这样就最大限度的保证了状态信息的安全性，准确性，提高了热备双机工作的可靠性。
119.本技术中，仅当前处于正在工作状态的单机接收总线信息，屏蔽了待命热备工作单机即当前处于非工作状态的单机接收总线信息，这样同一时刻就只有一个单机能接收到总线信息，不会出现一个单机收到切机指令，而另一个单机因为某种原因未收到的切机指令的情况。优点在于：是当前处于正在工作状态的单机收到总线信息，通过可靠通信单元完成双机状态信息同步，状态信息通过通过状态锁进行加固，有效避免了双机同时执行指令或者响应遥测等扰乱整星工作状态的情况出现。
120.在上述各实施例中，虽然对步骤进行了编号s1、s2等，但只是本技术给出的具体实施例，本领域的技术人员可根据实际情况调整s1、s2等的执行顺序，此也在本发明的保护范围内，可以理解，在一些实施例中，可以包含如上述各实施方式中的部分或全部。
121.本发明实施例的一种切机系统，包括两个单机，其中，任一单机处于正在工作状态，另外一个单机处于非工作状态；
122.当前处于正在工作状态的单机接收切机指令，并判断切机指令的类型；
123.当前处于正在工作状态的单机根据切机指令的类型确定是否进行切机，得到第一判断结果，当第一判断结果为是时，将切机指令发送到当前处于非工作状态的单机；
124.当前处于非工作状态的单机执行切机指令，切换至正在工作状态。
125.只有当前处于正在工作状态的单机接收到切机指令，避免当前处于正在工作状态的单机接收切机指令，即同一时刻就只有一个单机能接收到切机指令，不会出现一个单机收到切机指令，而另一个单机因为某种原因未收到的切机指令的情况。能够有效避免了双机同时执行切机指令所导致的错误切机的情况的出现。
126.可选地，在上述技术方案中，还包括：
127.当第一判断结果为是时，当前处于正在工作状态的单机将其工作状态修改为非工作状态，并将修改后的工作状态发送至当前处于非工作状态的单机；
128.当前处于非工作状态的单机判断当前处于正在工作状态的单机发送的修改后的工作状态是否为非工作状态，得到第二判断结果；
129.当第二判断结果为是时，当前处于非工作状态的单机执行切机指令，切换至正在工作状态。能够进一步提高切机的准确性。
130.可选地，在上述技术方案中，当前处于正在工作状态的单机发送验证信息至状态锁，当验证信息通过状态锁的验证时，当前处于正在工作状态的单机将其工作状态修改为非工作状态。进一步提高切机的准确性。
131.可选地，在上述技术方案中，还包括：
132.当前处于正在工作状态的单机通过两路数据传输通道分别将包括切机指令的目标数据发送至当前处于非工作状态的单机；
133.当前处于非工作状态的单机判断接收的两路数据是否相同，得到第三判断结果；
134.当第三判断结果为是时，当前处于非工作状态的单机执行切机指令，能够进一步提高切机的准确性。
135.可选地，在上述技术方案中，当前处于非工作状态的单机切换至正在工作状态之后，接收数据并存储。
136.上述关于本发明的一种切机系统中的各参数和各个单元模块实现相应功能的步骤，可参考上文中关于一种切机方法的实施例中的各参数和步骤，在此不做赘述。
137.本技术的一种星载系统，包括上述任一项的一种切机系统。
138.在本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
139.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结
合和组合。
140.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。