一种基于航天器无线网络的多线程控制方法
【专利摘要】本发明提供一种基于航天器无线网络的多线程控制方法，应用于航天器无线网络控制系统，包括星载计算机和多个单元部件，星载计算机和每个单元部件均为具有无线通信能力的设备；星载计算机启动响应部件入网请求线程、主动断开部件连接线程、部件故障检测线程、星载计算机自诊断线程和与部件传输有效数据线程。优点为：(1)每个成员航天器内部的各单元部件与星载计算机之间采用无线通信方式，不需要在成员航天器上进行复杂的布线设计，减少了成员航天器的尺寸和重量，降低了结构设计的复杂性；(2)通过对每个成员航天器的无线通信机制的设计，可以有效提高航天器控制系统的柔性和可重构性，有利于航天器部件的升级或替换，增强集群航天器功能。
【专利说明】一种基于航天器无线网络的多线程控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于航天器无线网络通信【技术领域】，具体涉及一种基于航天器无线网络的多线程控制方法。
【背景技术】
[0002]集群航天器，是由很多微小的成员航天器组成的集群，成员航天器彼此间协同工作，执行设定的任务。与传统单个大卫星的功能相比，集群航天器具有可执行的任务广泛多样、布置灵活以及成本低等优点，具有广泛的发展前景。
[0003]目前的集群航天器中，成员航天器之间主要采用无线通信方式，但是，成员航天器内部的各个单元部件，例如，各执行器和各敏感器，其与星载计算机之间主要采用CAN总线通信方式，因此，在开发成员航天器时，需要通过接口器件和电缆线，将各个单元部件挂接到总线上，由此导致以下问题:(I)当总线上挂接的某个单元部件出现故障时，有可能导致整个成员航天器均无法正常执行任务；(2)使用接口器件和电缆线，一方面，增加了成员航天器的尺寸和重量，另一方面，也增加了结构设计的复杂性；(3)当某个单元部件出现故障后，难以进行在轨的替换和升级，导致航天器控制系统的柔性和可重构性能力有限。
【发明内容】
[0004]针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种基于航天器无线网络的多线程控制方法，每个成员航天器内部的各个单元部件与星载计算机之间采用无线通信方式，从而有效解决上述问题。
[0005]本发明采用的技术方案如下:
[0006]本发明提供一种基于航天器无线网络的多线程控制方法，应用于航天器无线网络控制系统，所述航天器无线网络控制系统包括:星载计算机和多个单元部件；其中，所述星载计算机和每个所述单元部件均为具有无线通信能力的设备；所述星载计算机通过无线网络与各个所述单元部件进行通信；
[0007]其中，所述星载计算机包括星载计算机本体以及与所述星载计算机本体连接的第一无线网络节点机；通过所述第一无线网络节点机，使所述星载计算机本体具有无线通信能力；
[0008]每个所述单元部件包括单元部件本体以及与所述单元部件本体连接的第二无线网络节点机；通过所述第二无线网络节点机，使所述单元部件具有无线通信能力；其中，所述单元部件包括敏感器部件和执行器部件；
[0009]所述基于航天器无线网络的多线程控制方法，包括以下步骤:
[0010]所述星载计算机启动响应部件入网请求线程、主动断开部件连接线程、部件故障检测线程、星载计算机自诊断线程和与部件传输有效数据线程；
[0011](一 )所述星载计算机通过所述响应部件入网请求线程，实现将单元部件加入自身所在的无线网络的功能，具体实现方式为:
[0012]SI，集群航天器由多个成员航天器组成；其中，每个所述成员航天器均设置一个无线控制网络，初始时，为每个所述成员航天器的所述无线控制网络分配全局唯一的网络ID号，每个所述网络ID号对应唯一的网络工作频道；还分配公共网络ID号，所述公共网络ID号对应唯一的网络公共申请频道；
[0013]S2，所述集群航天器包括多个星载计算机和多个单元部件；初始时，为每个所述星载计算机设置全局唯一的星载计算机ID，为每个所述单元部件设置全局唯一的单元部件ID ;其中，每个所述成员航天器搭载唯一一台星载计算机，搭载多台所述单元部件；每个所述星载计算机和每个所述单元部件均为具有无线通信能力的设备；
[0014]S3，根据任务需求，向每个所述成员航天器下发可信部件列表，所述可信部件列表由所述成员航天器的星载计算机需要进行无线通信的多个单元部件ID组成；
[0015]S4，每个所述成员航天器接收到专属于自身的所述可信部件列表后，通过自身的星载计算机存储所述可信部件列表；
[0016]S5，各个所述单元部件ID通过以下步骤加入认为其可信的星载计算机所在的无线控制网络:
[0017]S5.1，各台所述星载计算机启动所述响应部件入网请求线程，监听所述网络公共申请频道，判断是否存在单元部件在所述公共网络以广播的形式发送入网请求指令，其中，所述入网请求指令携带有单元部件ID ;如果有，则执行S5.2 ;
[0018]S5.2，所述星载计算机对所述入网请求指令进行解析，获得所述单元部件ID，然后，判断所述单元部件ID是否位于自身存储的所述可信部件列表，如果不位于，则屏蔽所述入网请求指令；如果位于，则执行S5.3 ；
[0019]S5.3，所述星载计算机向所述单元部件ID发送接受入网的通知消息，其中，所述通知消息携带有所述星载计算机当前所处的网络ID号以及目的节点；所述目的节点为单元部件ID ;
[0020]所述单元部件ID在广播所述入网请求指令后，即进入监听状态，当所述单元部件ID在接收到某条所述接受入网的通知消息时，对所述通知消息进行解析，获得网络ID号以及目的节点，并判断所述目的节点是否为自身ID，如果是，则将自身工作频道调整到与所述网络ID号相匹配的网络工作频道，至此，所述单元部件ID成功加入认为其可信的所述星载计算机所处的无线控制网络，所述星载计算机可与所述单元部件ID进行正常无线通信；
[0021]( 二)当所述星载计算机接收到对其存储的所述可信部件列表中的某一个单元部件ID进行删除的通知消息时，所述星载计算机运行所述主动断开部件连接线程，主动断开与该单元部件ID的无线通信链路，将单元部件从自身所在的无线网络断开，具体实现方式为:
[0022]S6.1，所述星载计算机向所述单元部件ID发送中断连接指令，其中，所述中断连接指令携带有需要中断连接的单元部件ID ；
[0023]S6.2，所述单元部件ID接收到所述中断连接指令后，对所述中断连接指令进行解析，判断是否为对自身发出的中断连接指令，如果是，则执行S6.3 ;
[0024]S6.3，所述单元部件ID将自身工作频道调整到网络公共申请频道，并在所述公共网络以广播的形式发送入网请求指令，等待认为其可信的星载计算机将其加入到对应的无线控制网络；
[0025](三)在所述星载计算机与其存储的可信部件列表中各单元部件ID均加入无线控制网络之后，所述星载计算机运行部件故障检测线程，对与其连接的各单元部件ID是否发生故障进行检测，具体为:
[0026]S7.1，各单元部件ID每隔第I设定时间间隔，即向所述星载计算机发送自身状态正常的通知消息；
[0027]S7.2，所述星载计算机每隔第2设定时间间隔，判断是否接收到所述单元部件ID发送的自身状态正常的通知消息，如果接收到，则所述星载计算机得出所述单元部件ID为正常状态的结论，继续与所述单元部件ID进行无线通信；如果未接收到，则所述星载计算机得出所述单元部件ID为故障状态的结论；
[0028](四)在所述星载计算机与其存储的可信部件列表中各单元部件ID均加入无线控制网络之后，所述星载计算机运行星载计算机自诊断线程，检测自身是否发生故障，具体为:
[0029]S8.1，所述星载计算机每隔第3设定时间间隔，向各个所述单元部件ID广播自身状态正常的通知消息；
[0030]S8.2，所述单元部件ID每隔第4设定时间间隔，判断是否接收到所述星载计算机广播的状态正常的通知消息，如果接收到，则所述单元部件ID得出所述星载计算机为正常状态的结论，继续与所述星载计算机进行无线通信；如果未接收到，则所述单元部件ID得出所述星载计算机为故障状态的结论；
[0031](五)当单元部件成功加入到星载计算机所属的无线控制网络后，所述星载计算机运行所述部件传输有效数据线程，通过所述部件传输有效数据线程，与所述单元部件进行有效数据传输。
[0032]优选的，所述单元部件ID由单元部件本体ID和第二无线网络节点机ID组合而成。
[0033]优选的，S5.2中，当所述公共网络存在多条入网请求指令时，所述星载计算机按优先级顺序，从所述多条入网请求指令中选取一条入网请求指令进行解析，在所述星载计算机对该条入网请求指令进行解析的过程中，所述入网请求指令被冻结，其他星载计算机无法对该条入网请求指令进行解析；如果所述星载计算机经解析后，屏蔽所述入网请求指令，则所述入网请求指令被解冻，其他星载计算机获得对该条入网请求指令的解析权。
[0034]优选的，S7.2之后，还包括:
[0035]S7.3，所述星载计算机向地面控制站发送单元部件ID为故障状态的通知消息，并接收所述地面控制站返回的更新自身可信部件列表的消息；
[0036]S7.4，所述星载计算机基于更新消息，重构自身的无线控制网络，将邻近成员航天器的单元部件ID加入到自身的无线控制网络，并与新加入的单元部件ID通信，通过新加入的单元部件ID的测量参数作为自身执行任务的辅助信息；
[0037]此外，单元部件ID—旦出现故障，即自动退出当前的无线控制网络；当所述单元部件ID故障恢复后，将自身工作频道调整到网络公共申请频道，并在所述公共网络以广播的形式发送入网请求指令，等待认为其可信的星载计算机将其加入到对应的无线控制网络。
[0038]优选的，S8.2之后，还包括:
[0039]S8.3，所述单元部件ID自主退出当前的无线控制网络，将自身工作频道调整到网络公共申请频道，并在所述公共网络以广播的形式发送入网请求指令，等待认为其可信的星载计算机将其加入到对应的无线控制网络。
[0040]本发明的有益效果如下:
[0041](I)每个成员航天器内部的各个单元部件与星载计算机之间采用无线通信方式，不需要在成员航天器上进行复杂的布线设计，减少了成员航天器的尺寸和重量，降低了结构设计的复杂性；
[0042](2)通过对每个成员航天器的无线通信机制的设计，可以有效提高航天器控制系统的柔性和可重构性，有利于航天器部件的升级或替换，增强集群航天器功能。
【专利附图】
【附图说明】
[0043]图1为本发明提供的基于航天器无线网络的多线程控制方法的结构示意图。
【具体实施方式】
[0044]以下结合附图对本发明进行详细说明:
[0045]如图1所示，本发明提供一种基于航天器无线网络的多线程控制方法，应用于集群航天器中的每个成员航天器内部，包括:星载计算机和多个单元部件；其中，所述星载计算机和每个所述单元部件均为具有无线通信能力的设备；所述星载计算机通过无线网络与各个所述单元部件进行通信。其中，单元部件包括但不限于敏感器部件和执行器部件。
[0046]可以对现有的星载计算机和单元部件进行改造，使其具有无线通信能力，具体的，将现有的星载计算机称为星载计算机本体，使星载计算机本体连接第一无线网络节点机，通过第一无线网络节点机，使星载计算机本体具有无线通信能力，辅助星载计算机本体进行无线收发。
[0047]将现有的单元部件称为单元部件本体，使单元部件本体连接第二无线网络节点机；通过第二无线网络节点机，使单元部件具有无线通信能力。
[0048]本发明中，上述的第一无线网络节点机和第二无线网络节点机仅为安装对象不同，其具体的结构可以完全相同。
[0049]由此可见，本发明中，由于星载计算机和各个单元部件之间为无线通信，因此，不需要在成员航天器上进行复杂的布线设计，减少了成员航天器的尺寸和重量，降低了结构设计的复杂性；此外，通过对每个成员航天器的无线通信机制的设计，可以有效提高航天器控制系统的柔性和可重构性，具体的，星载计算机启动多线程控制方法，实现无线网络通信，g卩:星载计算机启动五个线程，分别为:响应部件入网请求线程、主动断开部件连接线程、部件故障检测线程、星载计算机自诊断线程和与部件传输有效数据线程。以下对这五个线程详细介绍:
[0050](一 )响应部件入网请求线程
[0051]具体步骤为:
[0052]SI，集群航天器由多个成员航天器组成；其中，每个所述成员航天器均设置一个无线控制网络，初始时，为每个所述成员航天器的所述无线控制网络分配全局唯一的网络ID号，每个所述网络ID号对应唯一的网络工作频道；还分配公共网络ID号，所述公共网络ID号对应唯一的网络公共申请频道；
[0053]例如，对于由3个成员航天器组成的集群航天器，设成员航天器分别为:成员航天器a、成员航天器b和成员航天器c ;其分配的网络ID号分别为I号网络、2号网络和3号网络，各个网络对应的网络工作频道分别记为I号频道、2号频道和3号频道；此外，网络公共申请频道记为O号频道。
[0054]S2，所述集群航天器包括多个星载计算机和多个单元部件；初始时，为每个所述星载计算机设置全局唯一的星载计算机ID，为每个所述单元部件设置全局唯一的单元部件ID ;其中，每个所述成员航天器搭载唯一一台星载计算机，搭载多台所述单元部件；每个所述星载计算机和每个所述单元部件均为具有无线通信能力的设备；
[0055]例如，对于上述的3个成员航天器，假设成员航天器a搭载星载计算机、星敏感器以及飞轮；成员航天器b搭载星载计算机、星敏感器以及磁力矩器；则:成员航天器a的星敏感器ID需要区别于成员航天器b的星敏感器ID，从而保证每个单元部件在整个集群航天器具有全局唯一的ID，达到精确识别每个单元部件的目的。
[0056]另外，单元部件ID用于标识单元部件身份，只要能够达到标识单元部件身份的标志，均为本发明保护范围，本领域技术人员，根据实际需要，可灵活设计各类标志，例如，单元部件ID可以由单元部件本体ID和第二无线网络节点机ID组合而成。
[0057]S3，根据任务需求，向每个所述成员航天器下发可信部件列表，所述可信部件列表由所述成员航天器的星载计算机需要进行无线通信的多个单元部件ID组成；
[0058]此处需要强调的是，初始时，一般情况下，成员航天器所接收到的可信部件列表即为自身实际安装的各单元部件ID，例如，成员航天器a实际搭载星敏感器以及飞轮，其部件ID分别为:部件11号和部件12号，则，成员航天器a的可信部件列表即为:部件11号和部件12号。成员航天器b搭载星敏感器以及磁力矩器，其部件ID分别为:部件13号和部件14号，则:成员航天器b的可信部件列表即为:部件13号和部件14号。
[0059]然而，根据任务需求，从初始时刻经过一段时间后，成员航天器a有可能更改其自身的可信部件列表，例如，如果成员航天器a所搭载的11号星敏感器出现故障，成员航天器a的星载计算机为间歇的接收成员航天器b所搭载的13号星敏感器的测量信息，从而辅助自己进行导航，成员航天器a可将自身的可信部件列表更新为:部件13号和部件12号。
[0060]也就是说，每个成员航天器所对应的可信部件列表根据任务需求以及各部件运行状态可实时更改，并不限制于自身实际布置的单元部件。
[0061]S4，每个所述成员航天器接收到专属于自身的所述可信部件列表后，通过自身的星载计算机存储所述可信部件列表；
[0062]S5，各个所述单元部件ID通过以下步骤加入认为其可信的星载计算机所在的无线控制网络:
[0063]S5.1，各台所述星载计算机监听所述网络公共申请频道，判断是否存在单元部件在所述公共网络以广播的形式发送入网请求指令，其中，所述入网请求指令携带有单元部件ID;如果有，则执行S5.2;
[0064]S5.2，所述星载计算机对所述入网请求指令进行解析，获得所述单元部件ID，然后，判断所述单元部件ID是否位于自身存储的所述可信部件列表，如果不位于，则屏蔽所述入网请求指令；如果位于，则执行S5.3 ；
[0065]本步骤中，当所述公共网络存在多条入网请求指令时，所述星载计算机按优先级顺序，从所述多条入网请求指令中选取一条入网请求指令进行解析，在所述星载计算机对该条入网请求指令进行解析的过程中，所述入网请求指令被冻结，其他星载计算机无法对该条入网请求指令进行解析；如果所述星载计算机经解析后，屏蔽所述入网请求指令，则所述入网请求指令被解冻，其他星载计算机获得对该条入网请求指令的解析权。
[0066]通过上述方法，可防止同一入网请求指令同时被多个星载计算机解析，从而造成整个集群系统的资源浪费。
[0067]S5.3，所述星载计算机向所述单元部件ID发送接受入网的通知消息，其中，所述通知消息携带有所述星载计算机当前所处的网络ID号以及目的节点；所述目的节点为单元部件ID ;
[0068]所述单元部件ID在广播所述入网请求指令后，即进入监听状态，当所述单元部件ID在接收到某条所述接受入网的通知消息时，对所述通知消息进行解析，获得网络ID号以及目的节点，并判断所述目的节点是否为自身ID，如果是，则将自身工作频道调整到与所述网络ID号相匹配的网络工作频道，至此，所述单元部件ID成功加入认为其可信的所述星载计算机所处的无线控制网络，所述星载计算机可与所述单元部件ID进行正常无线通信。
[0069]上述的单元部件ID加入认为其可信的星载计算机所在的无线控制网络的过程，既可以发生在各个成员航天器初始化构建无线网络的过程，也可以发生在成员航天器在运行过程中发生的重构过程，即:某一单元部件ID从原有I号无线网络退出后，转为以广播的形式在公共网络发送入网请求指令，此时，根据具体情况，有可能为:1号无线网络的可信部件列表中仍然存在该单元部件ID，则:该单元部件ID可重新加入到I号无线网络；也有可能为:I号无线网络的可信部件列表已删除该单元部件ID，而2号无线网络的可信部件列表新增加该单元部件ID，则:该单元部件ID最终加入到2号无线网络，实现系统重构。
[0070]此外，通过对各个可信部件列表的控制，可非常方便实现一个成员航天器的星载计算机同时控制两个成员航天器工作，完成协同观测、监视一个目标等功能，增加系统集群能力。
[0071]( 二)主动断开部件连接线程
[0072]当所述星载计算机接收到对其存储的所述可信部件列表中的某一个单元部件ID进行删除的通知消息时，所述星载计算机主动断开与该单元部件ID的无线通信链路，具体为:
[0073]S6.1，所述星载计算机向所述单元部件ID发送中断连接指令，其中，所述中断连接指令携带有需要中断连接的单元部件ID ；
[0074]S6.2，所述单元部件ID接收到所述中断连接指令后，对所述中断连接指令进行解析，判断是否为对自身发出的中断连接指令，如果是，则执行S6.3 ;
[0075]S6.3，所述单元部件ID将自身工作频道调整到网络公共申请频道，并在所述公共网络以广播的形式发送入网请求指令，等待认为其可信的星载计算机将其加入到对应的无线控制网络。
[0076]主动断开部件连接过程主要发生在两种情形:
[0077]情形1，单元部件为敏感器，在当前任务状态下，星载计算机已不需要该敏感器的测量数据，因此，主动断开与该单元部件的连接，使该单元部件变换到网络公共申请频道，而处于网络公共申请频道的单元部件通常工作为准备阶段，其能耗远低于通信工作状态时的能量，从而降低整个系统的能耗。
[0078]情形2:星载计算机接收上级任务指令，需要断开与其连接的敏感器，而该敏感器需要借用给其他相邻星载计算机进行辅助导航，也就是需要发生系统重构。
[0079](三)部件故障检测线程
[0080]星载计算机检测与其连接的各单元部件ID是否发生故障，具体为:
[0081]S7.1，各单元部件ID每隔第I设定时间间隔，例如，2秒，即向所述星载计算机发送自身状态正常的通知消息；
[0082]S7.2，所述星载计算机每隔第2设定时间间隔，例如，5秒，判断是否接收到所述单元部件ID发送的自身状态正常的通知消息，如果接收到，则所述星载计算机得出所述单元部件ID为正常状态的结论，继续与所述单元部件ID进行无线通信；如果未接收到，则所述星载计算机得出所述单元部件ID为故障状态的结论。
[0083]S7.3，所述星载计算机向地面控制站发送单元部件ID为故障状态的通知消息，并接收所述地面控制站返回的更新自身可信部件列表的消息；
[0084]S7.4，所述星载计算机基于更新消息，重构自身的无线控制网络，将邻近成员航天器的单元部件ID加入到自身的无线控制网络，并与新加入的单元部件ID通信，通过新加入的单元部件ID的测量参数作为自身执行任务的辅助信息；
[0085]此外，单元部件ID —旦出现故障，即自动退出当前的无线控制网络；当所述单元部件ID故障恢复后，将自身工作频道调整到网络公共申请频道，并在所述公共网络以广播的形式发送入网请求指令，等待认为其可信的星载计算机将其加入到对应的无线控制网络。
[0086]通过部件故障检测过程，能够使星载计算机及时检测到各部件是否发生故障，一旦发生故障，即采集对应的措施，例如，进行重构，从而保证部件损坏的成员航天器仍然能够在轨正常工作，提高系统的柔性。
[0087](四)星载计算机自诊断线程
[0088]星载计算机检测自身是否发生故障，具体为:
[0089]S8.1，所述星载计算机每隔第3设定时间间隔，例如，I秒，向各个所述单元部件ID广播自身状态正常的通知消息；
[0090]S8.2，所述单元部件ID每隔第4设定时间间隔，例如，5秒，判断是否接收到所述星载计算机广播的状态正常的通知消息，如果接收到，则所述单元部件ID得出所述星载计算机为正常状态的结论，继续与所述星载计算机进行无线通信；如果未接收到，则所述单元部件ID得出所述星载计算机为故障状态的结论。
[0091]S8.3，所述单元部件ID自主退出当前的无线控制网络，将自身工作频道调整到网络公共申请频道，并在所述公共网络以广播的形式发送入网请求指令，等待认为其可信的星载计算机将其加入到对应的无线控制网络。
[0092]通过星载计算机自诊断过程，使各个单元部件及时检测到星载计算机是否发生故障，一旦发生故障，即采集对应的措施，例如，进行重构，加入到其他相邻成员航天器的无线控制网络，通过相邻航天器的星载计算机控制星载计算机损坏的航天器各部件的正常运行，即:实现一个星载计算机同时控制两个成员航天器的部件运行，提高系统柔性。
[0093](五)与部件传输有效数据线程
[0094]当部件成功加入到星载计算机所属的无线控制网络后，部件与星载计算机即进行有效数据传输过程。
[0095]由此可见，本发明提供的基于航天器无线网络的多线程控制方法，具有以下优点:
[0096](I)每个成员航天器内部的各个单元部件与星载计算机之间采用无线通信方式，不需要在成员航天器上进行复杂的布线设计，减少了成员航天器的尺寸和重量，降低了结构设计的复杂性；
[0097](2)通过对每个成员航天器的无线通信机制的设计，星载计算机启动五个线程，可以有效提高航天器控制系统的柔性和可重构性，有利于航天器部件的升级或替换，增强集群航天器功能。
[0098]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种基于航天器无线网络的多线程控制方法，其特征在于，应用于航天器无线网络控制系统，所述航天器无线网络控制系统包括:星载计算机和多个单元部件；其中，所述星载计算机和每个所述单元部件均为具有无线通信能力的设备；所述星载计算机通过无线网络与各个所述单元部件进行通信； 其中，所述星载计算机包括星载计算机本体以及与所述星载计算机本体连接的第一无线网络节点机；通过所述第一无线网络节点机，使所述星载计算机本体具有无线通信能力； 每个所述单元部件包括单元部件本体以及与所述单元部件本体连接的第二无线网络节点机；通过所述第二无线网络节点机，使所述单元部件具有无线通信能力；其中，所述单元部件包括敏感器部件和执行器部件； 所述基于航天器无线网络的多线程控制方法，包括以下步骤: 所述星载计算机启动响应部件入网请求线程、主动断开部件连接线程、部件故障检测线程、星载计算机自诊断线程和与部件传输有效数据线程； (一)所述星载计算机通过所述响应部件入网请求线程，实现将单元部件加入自身所在的无线网络的功能，具体实现方式为: Si，集群航天器由多个成员航天器组成；其中，每个所述成员航天器均设置一个无线控制网络，初始时，为每个所述成员航天器的所述无线控制网络分配全局唯一的网络ID号，每个所述网络ID号对应唯一的网络工作频道；还分配公共网络ID号，所述公共网络ID号对应唯一的网络公共申请频道； S2，所述集群航天器包括多个星载计算机和多个单元部件；初始时，为每个所述星载计算机设置全局唯一的星载计算机ID，为每个所述单元部件设置全局唯一的单元部件ID ;其中，每个所述成员航天器搭载唯一一台星载计算机，搭载多台所述单元部件；每个所述星载计算机和每个所述单元部件均为具有无线通信能力的设备； S3，根据任务需求，向每个所述成员航天器下发可信部件列表，所述可信部件列表由所述成员航天器的星载计算机需要进行无线通信的多个单元部件ID组成； S4，每个所述成员航天器接收到专属于自身的所述可信部件列表后，通过自身的星载计算机存储所述可信部件列表； S5，各个所述单元部件ID通过以下步骤加入认为其可信的星载计算机所在的无线控制网络: S5.1，各台所述星载计算机启动所述响应部件入网请求线程，监听所述网络公共申请频道，判断是否存在单元部件在所述公共网络以广播的形式发送入网请求指令，其中，所述入网请求指令携带有单元部件ID ;如果有，则执行S5.2 ； S5.2，所述星载计算机对所述入网请求指令进行解析，获得所述单元部件ID，然后，判断所述单元部件ID是否位于自身存储的所述可信部件列表，如果不位于，则屏蔽所述入网请求指令；如果位于，则执行S5.3 ； S5.3，所述星载计算机向所述单元部件ID发送接受入网的通知消息，其中，所述通知消息携带有所述星载计算机当前所处的网络ID号以及目的节点；所述目的节点为单元部件ID ； 所述单元部件ID在广播所述入网请求指令后，即进入监听状态，当所述单元部件ID在接收到某条所述接受入网的通知消息时，对所述通知消息进行解析，获得网络ID号以及目的节点，并判断所述目的节点是否为自身ID，如果是，则将自身工作频道调整到与所述网络ID号相匹配的网络工作频道，至此，所述单元部件ID成功加入认为其可信的所述星载计算机所处的无线控制网络，所述星载计算机可与所述单元部件ID进行正常无线通信； (二)当所述星载计算机接收到对其存储的所述可信部件列表中的某一个单元部件ID进行删除的通知消息时，所述星载计算机运行所述主动断开部件连接线程，主动断开与该单元部件ID的无线通信链路，将单元部件从自身所在的无线网络断开，具体实现方式为: S6.1，所述星载计算机向所述单元部件ID发送中断连接指令，其中，所述中断连接指令携带有需要中断连接的单元部件ID ; S6.2，所述单元部件ID接收到所述中断连接指令后，对所述中断连接指令进行解析，判断是否为对自身发出的中断连接指令，如果是，则执行S6.3 ; 56.3，所述单元部件ID将自身工作频道调整到网络公共申请频道，并在所述公共网络以广播的形式发送入网请求指令，等待认为其可信的星载计算机将其加入到对应的无线控制网络； (三)在所述星载计算机与其存储的可信部件列表中各单元部件ID均加入无线控制网络之后，所述星载计算机运行部件故障检测线程，对与其连接的各单元部件ID是否发生故障进行检测，具体为: s7.1，各单元部件ID每隔第I设定时间间隔，即向所述星载计算机发送自身状态正常的通知消息； s7.2，所述星载计算机每隔第2设定时间间隔，判断是否接收到所述单元部件ID发送的自身状态正常的通知消息，如果接收到，则所述星载计算机得出所述单元部件ID为正常状态的结论，继续与所述单元部件ID进行无线通信；如果未接收到，则所述星载计算机得出所述单元部件ID为故障状态的结论； (四)在所述星载计算机与其存储的可信部件列表中各单元部件ID均加入无线控制网络之后，所述星载计算机运行星载计算机自诊断线程，检测自身是否发生故障，具体为: s8.1，所述星载计算机每隔第3设定时间间隔，向各个所述单元部件ID广播自身状态正常的通知消息； S8.2，所述单元部件ID每隔第4设定时间间隔，判断是否接收到所述星载计算机广播的状态正常的通知消息，如果接收到，则所述单元部件ID得出所述星载计算机为正常状态的结论，继续与所述星载计算机进行无线通信；如果未接收到，则所述单元部件ID得出所述星载计算机为故障状态的结论； (五)当单元部件成功加入到星载计算机所属的无线控制网络后，所述星载计算机运行所述部件传输有效数据线程，通过所述部件传输有效数据线程，与所述单元部件进行有效数据传输。
2.根据权利要求1所述的基于航天器无线网络的多线程控制方法，其特征在于，所述单元部件ID由单元部件本体ID和第二无线网络节点机ID组合而成。
3.根据权利要求1所述的基于航天器无线网络的多线程控制方法，其特征在于，S5.2中，当所述公共网络存在多条入网请求指令时，所述星载计算机按优先级顺序，从所述多条入网请求指令中选取一条入网请求指令进行解析，在所述星载计算机对该条入网请求指令进行解析的过程中，所述入网请求指令被冻结，其他星载计算机无法对该条入网请求指令进行解析；如果所述星载计算机经解析后，屏蔽所述入网请求指令，则所述入网请求指令被解冻，其他星载计算机获得对该条入网请求指令的解析权。
4.根据权利要求1所述的基于航天器无线网络的多线程控制方法，其特征在于，S7.2之后，还包括: S7.3，所述星载计算机向地面控制站发送单元部件ID为故障状态的通知消息，并接收所述地面控制站返回的更新自身可信部件列表的消息； s7.4，所述星载计算机基于更新消息，重构自身的无线控制网络，将邻近成员航天器的单元部件ID加入到自身的无线控制网络，并与新加入的单元部件ID通信，通过新加入的单元部件ID的测量参数作为自身执行任务的辅助信息； 此外，单元部件ID —旦出现故障，即自动退出当前的无线控制网络；当所述单元部件ID故障恢复后，将自身工作频道调整到网络公共申请频道，并在所述公共网络以广播的形式发送入网请求指令，等待认为其可信的星载计算机将其加入到对应的无线控制网络。
5.根据权利要求1所述的基于航天器无线网络的多线程控制方法，其特征在于，S8.2之后，还包括: s8.3，所述单元部件ID自主退出当前的无线控制网络，将自身工作频道调整到网络公共申请频道，并在所述公共网络以广播的形式发送入网请求指令，等待认为其可信的星载计算机将其加入到对应的无线控制网络。
【文档编号】G05B19/042GK104503318SQ201410769217
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月12日 优先权日:2014年12月12日
【发明者】王兆魁, 张育林, 王训, 张斌斌, 党朝辉, 安梅岩, 蒋超, 赵泽洋 申请人:清华大学