一种卫星在轨程序重注系统的制作方法

本发明涉及卫星程序维护技术领域，特别是涉及一种卫星在轨程序重注系统。

背景技术：

卫星的空间有效载荷指的是直接执行卫星任务的仪器设备(包括主控制器，用于存储程序的存储器以及执行程序的内存等)，由于空间有效载荷的嵌入式软件是工作的中枢，若由于在轨应用环境的变化，使得嵌入式软件部分功能失效的话，会影响空间有效载荷的正常工作，此时需要采用在轨程序重注的方法更新或更换嵌入式软件的程序，恢复空间有效载荷的正常工作。

在轨程序重注的方法是通过天地链路将重注程序从地面控制中心传送到卫星平台，卫星平台再通过卫星内部数据总线传送到空间有效载荷，空间有效载荷接收重注程序，通过校验后存储，重注程序可覆盖原始程序，也可单独存储，然后地面控制中心发送切换程序指令，使空间有效载荷切换至引导重注程序，然后进行系统复位操作，复位后直接运行重注程序。

目前，空间有效载荷中，接收切换程序指令后将其转换为相应的切换信号发送至主控制器进行程序切换的部件为fpga，同时fpga还承担接收地面控制中心发送的复位指令后生成复位信号并发送至主控制器的功能，以及一些其他功能。由于fpga承担的功能较多，程序复杂，不同程序之间可能出现相互影响，即fpga中一个功能部分出现故障后，可能会影响程序切换部分或复位部分的功能，导致切换失败或复位失败，使得空间有效载荷无法引导重注程序运行，即采用兼具多种功能的fpga来作为复位部分与程序切换部分的功能组件存在较大风险，可靠性低。

因此，如何提供一种可靠性高的卫星在轨程序重注系统是本领域技术人员目前需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种卫星在轨程序重注系统，能够尽可能避免由于将多个功能集成到一起导致的对系统复位功能以及程序切换功能的影响，可靠性高。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种卫星在轨程序重注系统，包括主控制器以及分别与所述主控制器连接的切换信号生成电路、内存、原始程序存储器、重注程序存储器和复位电路；

所述原始程序存储器内存储有原始程序以及引导程序；

所述切换信号生成电路，用于接收地面控制中心发送的切换程序指令后，输出相应的引导标识信号至至所述主控制器；

所述主控制器，用于接收复位信号后控制系统进行复位操作；复位后，读取所述原始程序存储器内的引导程序进行运行，所述引导程序依据接收到的引导标识信号引导所述重注程序存储器内的重注程序或所述原始程序存储器内的原始程序至所述内存内运行；

所述复位电路，用于接收所述地面控制中心发送的复位程序指令后，生成所述复位信号并发送至所述主控制器。

优选地，还包括：

用于对复位程序指令进行过滤操作的容错电路，所述容错电路的输入端用于接收所述地面控制中心发送的复位程序指令，输出端连接所述复位电路的输入端。

优选地，所述容错电路具体为rc电路。

优选地，还包括：

连接于所述复位电路的输出端与所述主控制器的复位输入端之间的整形电路，所述整形电路用于对所述复位信号进行整形操作。

优选地，所述整形电路具体为施密特触发器。

优选地，还包括：

用于产生冗余复位信号的看门狗电路；

用于进行或操作的逻辑电路；

所述看门狗电路的输出端与所述整形电路的输出端分别连接所述逻辑电路的两个输入端，所述逻辑电路的输出端连接所述主控制器的复位输入端。

优选地，所述切换信号生成电路具体为磁保持继电器。

优选地，所述复位电路为电磁继电器。

优选地，所述内存具体包括：

运行模块，用于运行所述重注程序或所述原始程序；

重注模块，用于接收所述地面控制中心发送的采用ccsds编码的重注程序数据包进行依次校验及存储，当接收到尾包后，整合各个数据包内的程序得到所述重注程序并进行校验，校验通过后，将所述重注程序写入所述重注程序存储器内。

本发明提供了一种卫星在轨程序重注系统，包括主控制器以及分别与所述主控制器连接的切换信号生成电路、内存、原始程序存储器、重注程序存储器和复位电路；切换信号生成电路接收地面控制中心发送的切换程序指令后，输出相应的电引导标识信号至主控制器，主控制器在复位后，读取引导程序进行运行，引导程序运行过程中，会根据接收到的引导标识信号携带的引导标识，选择性的引导重注程序存储器内的重注程序或原始程序存储器内的原始程序至内存内运行。可见，本发明的系统将复位电路与切换信号生成电路分离开来，复位信号与切换信号由不同的电路生成，且复位电路仅用于复位信号的生成，而切换信号生成电路仅用于切换信号的生成，尽可能避免了切换信号生成部分与复位部分之间的相互影响，也减少了由于将以上两个功能部分与其他功能集成到一起而导致受到其他功能的影响造成故障的情况出现，提高了卫星在轨程序重注过程的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种卫星在轨程序重注系统的结构示意图；

图2为本发明提供的另一种卫星在轨程序重注系统的结构示意图；

图3为本发明提供的一种ccsds编码重注程序数据包格式示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种卫星在轨程序重注系统，能够尽可能避免由于将多个功能集成到一起导致的对系统复位功能以及程序切换功能的影响，可靠性高。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种卫星在轨程序重注系统，参见图1所示，图1为本发明提供的一种卫星在轨程序重注系统的结构示意图；该系统包括主控制器1以及分别与主控制器1连接的切换信号生成电路5、内存4、原始程序存储器3、重注程序存储器2和复位电路6；

原始程序存储器内存储有原始程序以及引导程序；

其中，原始程序存储器3、重注程序存储器2之间相互独立，两个存储器具体可采用eeprom(型号可以为3dee5m40vs5257)，采用主控制器1不同的片选信号，具有不同的地址空间。当然，本发明不限定两个存储器的具体型号。

切换信号生成电路5，用于用于接收地面控制中心发送的切换程序指令后，输出相应的引导标识信号至至所述主控制器1；

这里的切换信号生成电路5可以采用磁保持继电器2jb1-910，该引导标识信号为高低电平信号，不同的引导标识采用不同的电平表示，例如高电平表示引导重注程序，低电平表示引导原始程序，当然，具体高电平引导哪种程序可自行设定，本发明不作限定，另外，切换信号生成电路5也可采用其他能够实现上述功能的电路。

主控制器1，用于用于接收复位信号后控制系统进行复位操作；复位后，读取所述原始程序存储器内的引导程序进行运行，所述引导程序依据接收到的引导标识信号引导所述重注程序存储器2内的重注程序或所述原始程序存储器3内的原始程序至所述内存4内运行；

其中，主控制器1可以采用bm3803处理器，其中，bm3803处理器的pi07引脚作为切换信号(第一电平信号和第二电平信号)的输入与切换信号生成电路5的输出端连接。其中，主控制器1内存4储有引导程序，引导程序在上电后自动运行，其功能是引导不同的应用程序加载至内存4运行，主控制器1初始化后，读取pi07引脚输入的切换信号的数据，当切换信号为低电平信号时，读取数据为0，此时，引导程序引导重注程序至内存4中，当切换信号为高电平信号时，读取数据为1，此时，引导程序引导原始程序至内存4中；当然，也可以高电平信号时引导重注程序，反之引导原始程序，具体采用哪种方式本发明不作具体限定。

复位电路6，用于接收地面控制中心发送的复位程序指令后，生成复位信号并发送至主控制器1。

其中，这里的复位电路6也可以采用磁保持继电器2jb1-910，用于在接收到低电平信号(80ms±10ms)时进行复位，当然，也可设置为高电平信号触发复位，另外复位电路6也可采用其他类型的电路，本发明对此不作具体限定。

另外，这里的内存4为sram，具体可以为型号3dsr20m40vs6507，当然本发明不限定内存4的型号。

需要注意的是，引导程序位于prom的0处，每次上电或复位后首先运行该程序，它根据接收的引导标识来决定引导原始程序或重注程序到内存运行。由于重注程序可能会发生多次覆盖的情况，因此为了避免引导程序被覆盖，将引导程序存储于原始程序存储器中。

本发明提供了一种卫星在轨程序重注系统，包括主控制器以及分别与所述主控制器连接的切换信号生成电路、内存、原始程序存储器、重注程序存储器和复位电路；切换信号生成电路接收地面控制中心发送的切换程序指令后，输出相应的电引导标识信号至主控制器，主控制器在复位后，读取引导程序进行运行，引导程序运行过程中，会根据接收到的引导标识信号携带的引导标识，选择性的引导重注程序存储器内的重注程序或原始程序存储器内的原始程序至内存内运行。可见，本发明的系统将复位电路与切换信号生成电路分离开来，复位信号与切换信号由不同的电路生成，且复位电路仅用于复位信号的生成，而切换信号生成电路仅用于切换信号的生成，尽可能避免了切换信号生成部分与复位部分之间的相互影响，也减少了由于将以上两个功能部分与其他功能集成到一起而导致受到其他功能的影响造成故障的情况出现，提高了卫星在轨程序重注过程的可靠性。

为方便理解，下面介绍上述系统的工作流程：

步骤s101：地面控制中心通过天地链路将重注程序发送至卫星平台，卫星平台再通过卫星内部1553b总线或can总线发送至空间有效载荷中的重注程序存储器2内进行校验并存储；

步骤s102：切换信号生成电路5接收地面控制中心发送的重注切换程序指令后，生成第一电平信号至主控制器1；

步骤s103：复位电路6接收地面控制中心发送的复位程序指令后，生成复位信号并发送至主控制器1；

这里的引导即为拷贝操作。

步骤s104：内存4初始化后，主控制器1运行读取的引导程序，引导程序根据接收到的第一电平信号引导重注程序存储器2内的重注程序至内存4；

步骤s105：内存4中的重注程序自动运行，完成重注操作。

可以理解的是，本发明能够反复切换内存4中的程序来源，并且能够实现多次重注操作。

在优选实施例中，内存4具体包括：

运行模块，用于运行重注程序或原始程序；

重注模块，用于接收地面控制中心发送的采用ccsds编码的重注程序数据包进行依次校验及存储，当接收到尾包后，整合各个数据包内的程序得到重注程序并进行校验，校验通过后，将重注程序写入重注程序存储器2内。

可以理解的是，在步骤s101中重注程序发送至空间有效载荷并存储的过程中，需要将重注程序分解为多个重注程序数据包。

其中，重注程序数据包的大小为每包64字节，ccsds编码是基于ccsds标准的一种编码，图3为本发明提供的一种ccsds编码重注程序数据包格式示意图。

版本号：3位二进制，固定为b”000”；

包类型：1位二进制，固定为b”0”，代表重注包；

副导头标志：1位二进制，b”0”代表没有副导头；b”1”代表有副导头；

应用进程id：11位二进制，标识各后端设备；

序列标志：2位二进制，标识上注程序

b”00”代表上注程序的中间包；

b”01”代表上注程序的起始包；

b”10”代表上注程序的结束包；

b”11”代表上注程序的独立包。

包序列计数：14位二进制，为当前包在全部序列中的顺序，从0开始计数，最大值为16383(b”11111111111111”)；

包数据长度：16位二进制，单位为字节，值等于包数据长度(包含副导头和有效数据区)-1；

有效数据区：十六进制数据内容，数据长度应为偶数，为上注程序+2字节校验和；

crc校验：4字节，校验范围包括整个源包，即对主导头和包数据区进行校验。

进一步可知，在步骤s101中重注程序发送至空间有效载荷并存储的过程具体如下：

步骤s201：sram通过卫星内部1553b总线或can总线接收传输的重注程序数据包并进行第一校验，校验合格则接收，并读取重注程序数据包内的有效数据然后按重注程序数据包序号的顺序存储于重注模块内，校验失败则丢弃并返回错误信息至卫星平台，通知卫星平台重传；

步骤s202：重注模块检测到接收到尾包后，整合接收到的各个数据包内的有效数据，得到完整的重注程序后并进行第二校验，校验合格后，将sram内的重注程序写入重注程序存储器2内；

步骤s203：重注程序存储器2对存储的重注程序进行第三校验，校验合格后，通知地面控制中心重注程序接收完成，可进行后续重注程序的切换引导运行操作。

可以理解的是，第一校验是对传输的重注程序数据包进行校验，目的是判断整包的合格性；第二校验是对重注程序的内容进行校验，目的是判断是否在有效数据的读取或整合过程中出现错误；第三校验是对传输至重注程序存储器2内的重注程序进行校验，目的是判断重注程序从sram写入重注程序存储器2的过程中是否出现错误。通过上述三次校验，能够基本避免重注程序传输错误的情况出现，减少了由于重注程序错误导致的重注失败的情况出现，提高了重注操作的可靠性。

作为优选地，该系统还包括：

用于对复位程序指令进行过滤操作的容错电路，容错电路的输入端用于接收地面控制中心发送的复位程序指令，输出端连接复位电路6的输入端。

可以理解的是，这里的容错电路的功能是用于过滤复位程序指令内的噪声，防止噪声引起的误复位操作，提高了系统的可靠性。

作为优选地，这里的容错电路具体为rc电路，能够过滤小于20ms的低电平噪声。

作为优选地，该系统还包括：

连接于复位电路6的输出端与主控制器1的复位输入端之间的整形电路，整形电路用于对复位信号进行整形操作。

具体的，这里的整形电路具体为施密特触发器，其型号可以为snj54ahc14w，当然，本发明不限定整形电路的具体类型。

作为优选地，该系统还包括：

用于产生冗余复位信号的看门狗电路；

用于进行或操作的逻辑电路；

看门狗电路的输出端与整形电路的输出端分别连接逻辑电路的两个输入端，逻辑电路的输出端连接主控制器1的复位输入端。

可以理解的是，看门狗电路的输入端也接收地面控制中心发送的复位程序指令，从而控制看门狗电路生成复位信号，看门狗电路的输入信号与复位电路6输出的复位信号求或后连接主控制器1的复位输入端。该看门狗电路为冗余电路，用于产生冗余复位信号，保证复位操作的成功执行，提高系统的可靠性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。