一种综合通信导航识别系统的通道级健康管理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及综合通信导航识别(以下简称ICNI)系统中的健康管理方法，尤其涉及基于软件通信体系结构(以下简称SCA)的ICNI系统的通道级健康管理方法。
【背景技术】
[0002]通信、导航、识别(CNI)系统是航空电子系统中重要组成部分，随着电子技术飞速发展，其技术正在向综合化、模块化、数字化方向发展。ICNI系统是一种硬件和软件都采用开放式体系结构、多频段多模式、软件可编程、硬件可配置的无线电系统，实现了由联合式架构向综合化架构的演进，有效减少了体积、重量，同时提高了系统的可靠性。
[0003]国内外多种类型的CNI综合计划都应用了软件无线电(以下简称SDR)的概念，SDR的思想符合航电系统综合化、模块化、开放式的发展方向。SCA是一组用来实现SDR系统的规则、方法和设计标准，由接口、行为规范、一般规则、波形应用程序接口以及所需的安全需求构成，用以约束SDR系统设计以帮助达到设计目标。本发明所涉及的ICNI系统即是基于SCA架构的航空综合通信导航识别系统。
[0004]SCA中的核心框架(以下简称CF)是开放软件接口和描述体的基本核心集，这些接口和描述体用于嵌入式通信系统中的波形应用单元的配置、管理、互联以及通信。CF通过域管理器以及设备管理器实现对系统内组件化的波形应用资源以及硬件资源的注册、注销、部署和属性配置等操作。CORBA中间件技术和硬件抽象层技术实现了 SDR软件平台与具体的数据处理、信号处理以及射频相关器件的有效解耦，是SDR系统实现资源分配、重构和迀移的关键要素。
[0005]如图1所示，根据上述SCA的特点，采用SCA的SDR系统可以依据设计人员对系统管理深度要求，利用CF来实现符合具体要求的波形软、硬件资源分配。由于系统在硬件资源上采用综合化、标准化、通用化设计，使得SDR平台单个模块具备多个相同的任务通道。在大规模复杂SDR系统中，顶层管理平台可以根据资源分配需求，生成固定的资源分配策略，通过CF将波形应用资源部署到不同的通道上。作为航空电子系统中的重要组成部分，ICNI系统的运行状态直接关乎飞行平台的飞行安全。虽然基于SCA的ICNI系统中存在多个任务通道，但一般只考虑如何合理利用通道资源以满足波形需求，没有涉及到通道故障后波形应用资源的重新分配问题，即没有相应的健康管理机制，主要包括以下几点:
[0006]1、系统运行状态的监测机制；
[0007]2、故障及告警信息诊断机制；
[0008]3、故障隔离及故障通道上波形组件的迀移重构机制。
【发明内容】
[0009]本发明的发明目的在于提供一种综合通信导航识别系统的通道级健康管理方法，在符合SCA规范的前提下，针对拥有多个相同任务通道的ICNI系统，提出一种监测系统运行状态，利用相应的故障诊断及故障隔离算法，实现在故障状态下波形组件在正常通道上的迀移重构的方法，解决ICNI系统通道级的健康管理问题。
[0010]本发明的发明目的通过以下技术方案实现
[0011]—种综合通信导航识别系统的通道级健康管理方法，包含以下步骤:
[0012]步骤1、建立系统级逻辑设备；
[0013]步骤2、利用系统级逻辑设备的各属性对模块以及模块拥有的各个任务通道的状态进行实时监控，并将属性值存储到系统级逻辑设备属性容器当中。
[0014]依据上述特征，所述系统级逻辑设备的各属性包含模块的名称、槽位号、电流、电压、温度、以及模块拥有的各个任务通道的状态。
[0015]依据上述特征，所述步骤二通过以下步骤实现:
[0016]步骤2.a、通过CF获取域管理器对象，通过域管理器获取域内注册的设备管理器对象，进而获取在设备管理器内注册的设备序列；
[0017]步骤2.b、通过对设备序列的设备标识符比对，获取系统级逻辑设备对象；
[0018]步骤2.C、根据系统级逻辑设备对象的属性标识符，获取相应的模块以及模块拥有的各个任务通道的属性值，存储到系统级逻辑设备属性容器当中。
[0019]进一步，所述的通道级健康管理方法还包含以下步骤:
[0020]步骤3、根据相应指标要求形成用于判断系统健康状态的阈值表，将获取的模块以及模块拥有的各个任务通道的属性值不断与相应的阈值进行比较，超出范围的进行告警提示上报。
[0021]依据上述特征，所述步骤3通过以下步骤实现:
[0022]步骤3.a、根据相应指标要求形成用于判断系统健康状态的阈值表；
[0023]步骤3.b、对系统级逻辑设备属性容器中的属性进行轮询，根据属性标识提取相应的属性值；
[0024]步骤3.C、对阈值表进行轮询，根据相应标识提取阈值；
[0025]步骤3.d、将系统级逻辑设备各项属性值与阈值进行比较，若正常则不作处理，若超出范围则给出告警；
[0026]步骤3.e、识别任务通道的健康状态，对正常和故障状态分别进行标识；
[0027]步骤3.f、判断故障状态标识，若发现为故障则进行相应的故障处理。
[0028]进一步，所述的通道级健康管理方法还包含以下步骤:
[0029]步骤4、根据告警提示进行故障处理决策，实现故障通道波形功能迀移重构。
[0030]依据上述特征，所述步骤4通过以下方法实现:
[0031]步骤4.a、判断可用的正常任务通道；
[0032]步骤4.b、发送相应指令，调用CF相关接口，完成故障任务通道上波形的卸载；
[0033]步骤4.C、发送相应指令，调用CF相关接口，将波形加载到当前的正常任务通道，并将该正常任务通道标记为正在使用状态。
[0034]本发明具备如下特点:
[0035](I)本发明提出了一种在完全兼容SCA规范的前提下，通过增加系统级逻辑设备及相关属性类型的方法，实现对系统内任务通道的健康状态管理，用于对系统模块以及通道状态的实时监控。
[0036](2)本发明通过实时对比监测值与正常阈值，实现系统告警状态识别与告警信息实时上报，用户能够根据相应告警信息进行相应处理决策，有利于系统设备的安全使用及维护。
[0037](3)本发明通过设置多个故障状态标识位的方法，实现系统故障通道的隔离。当波形应用迀移或新波形应用加载时，波形组件会加载到正常的任务通道上，故障任务通道不参与资源分配。结合SCA以及系统多任务通道特点，本发明大大提高了 ICNI系统安全性与稳定性。
[0038](4)采用面向对象的思想，以功能的低耦合、高内聚为原则，将ICNI系统通道级健康管理程序分为设备状态信息获取与处理、状态识别与故障诊断决策三个功能组件。每个组件可以根据不同要求进行进一步开发或者二次开发，提高了系统的可扩展性，降低了未来需求改变带来的系统开发与测试成本。
【附图说明】
[0039]图1是基于SCA的SDR系统任务通道示意图；
[0040]图2是健康管理程序类及关联UML图；CHealthManagement类用于健康管理程序的初始化，创建独立线程调用CDevStatus类对象的相关操作，完成系统状态实时监测；CStatusIdentify类对实时监测的结果进行识别判断，给出告警或故障信息，并实现故障隔离算法；若产生故障则调用CTiagnosisDecis1n类实现故障诊断处理，实现波形功能迀移;
[0041 ] 图3是健康管理程序运行流程UML图；
[0042]图4是故障隔尚及处理算法流程UML图；
[0043]图5是ICNI系统通道级健康管理实施方案的系统框图。
【具体实施方式】
[0044]先给出如下定义:
[0045]定义1:域管理器:管理域内波形组件资源、设备管理器的注册与注销，负责波形应用的创建与波形功能管理。
[0046]定义2:设备管理器:负责系统内逻辑设备资源在域中的注册、注销以及设备属性的配置和查询。
[0047]定义3:逻辑设备:具体硬件设备在SCA中的软件代理。逻辑设备通过硬件抽象层协议实现对具体硬件接口的操作，CF通过逻辑设备实现波形应用组件在具体硬件设备上的加载与卸载以及设备容量、使用状态等属性的配置与查询。
[0048]定义4:模块:是物理架构上的定义，是指具体的硬件模块。
[0049]定义5:应用:执行一个特定的遵从SCA功能的程序，由一个或多个资源组成。
[0050]定义6:资源:具有某种标准接口的软件组件，可形成特定的应用程序，这些应用程序将完成特定的通信功能和协议，包括软件资源和逻辑设备。
[0051]定义7:通道:按照路由关系形成的由GPP、DSP、FPGA等器件组成的硬件通路，用于波形应用组件的部署，实现波形功能。基于SCA的ICNI系统模块中具有多个相同的通道，可以实现资源的灵活分配。
[0052]定义8:波形迀移:是指波形组件在不同部署策略或者通道故障状态下，从当前通道卸载并加载到其他通道，重新实现波形功能的过程。
[0053]定义9:状态监测:指对通道内设备运行状态的实时监测，包括电流、电压、温度、通道状态等。
[0054]定义10:状态识别:将采集到的设备信息与设定阈值比较，识别运行状态，将告警及故障信息上传决策功能组件。
[0055]定义11:诊断决策:主要包括通道级故障诊断与故障隔离，产生故障处理决策以及告警信息处理决策。
[0056]定义12:故障隔离:利用逻辑算法将已发生故障的通道从系统可分配资源中排除，在波形应用迀移以及其他波形加载过程中不再使用该通道。
[0057]本发明一种综合通信导航识别系统的通道级健康管理方法主要通过以下几个步骤实现。各根据各个实施步骤设计了设备状态信息获取与处理组件、状态识别组件与故障诊断决策组件。
[0058]步骤1、扩展SCA中逻辑设备的属性，建立系统级逻辑设备。
[0059]SCA标准中逻辑设备可配置和查询的属性值包括使用状态属性(usageState)、权限属性(adminState)、操作状态属性(operat1nalState)、容量分配属性(al1cateCapacity)、容量释放属性(deallocateCapacity)。为满足系统设备状态监测的需求，将逻辑设备的属性进行扩展，建立系统级逻辑设备(SystemDevice)。
[0060]系统级逻辑设备中扩展的属性包括模块的名称、槽位号、电流、电压、温度、模块拥有的