一种在轨1553B总线网络故障监测诊断方法与流程

本发明涉及一种1553B总线网络的故障监测诊断方法，特别是一种基于飞行任务剖面进行故障建模，在轨总线故障集中式监测及诊断方法，属于卫星数据传输网络领域。

背景技术：

当前卫星系统设计时，普遍采用1553B总线作为数据通信主干网络，1553B总线网络可靠性直接决定卫星系统正常与否，1553B总线网络的故障监测诊断方法主要分为两类：分布式监测诊断方法、集中式监测诊断方法

分布式监测诊断方法：总线网络中所有通信节点都必须参与故障的监测与诊断，此方法的不足之处有(一)各通信节点都存在故障监测诊断模块会增加系统的复杂度，增加系统成本；(二)各通信节点所应用故障监测诊断方法千差万别，方法执行效果良莠不齐；(三)各通信节点所能够监测到的故障信息有限，片面的故障信息可能会影响故障诊断结果。

集中式监测诊断方法：在总线网络中添加总线监视模块，总线监视模块，负责对总线上所有通信数据进行接收、格式化和存储，并将监视数据下传地面，地面根据收到的监视数据进行故障定位。此方法的不足之处有(一)总线网络需要额外增加独立功能的总线监视模块，增加系统成本；(二)在轨不具备故障自主诊断能力，需要地面配合完成。专利“一种基于总线监视的卫星故障快速定位系统”即运用此方法。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：提供了一种在轨无须增加独立功能的总线监视模块，通过对RT端复用总线监视功能，集中式监测整个总线网络的数据传输状态，基于飞行任务剖面进行故障建模，具备总线网络故障集中监测、集中诊断、分布式处理的能力，支持1553B总线网络故障在轨自主处理。本发明主要应用于1553B总线作为数据通信网络的卫星平台上，最大程度满足卫星对1553B故障监测及诊断的需求。

本发明的技术方案是：一种在轨1553B总线网络故障监测诊断方法，步骤如下：

(1)提取1553B通信飞行任务剖面：首先，系统任务级飞行任务剖面提取；其次，分系统任务级飞行任务剖面提取；再次，分系统任务内飞行任务剖面提取，多级提取，级级递进，逐步细化，得到所有涉及1553B通信的飞行任务剖面；对获取的所有1553B通信飞行任务剖面进行梳理，合并同类项，保证飞行任务剖面的唯一性；

(2)梳理飞行任务剖面内故障特征信息：统计剖面内进行1553B通信的所有RT、子地址、通信内容、通信长度以及通信时序，梳理所有可能发生的故障特征信息；

(3)基于飞行任务剖面的故障建模：进行故障建模，飞行任务剖面、故障特征信息组成的二级索引作为模型输入，故障诊断结果作为模型输出，生成总线网络故障特征库；

(4)分析总线网络各个组成节点，选取具备总线监测功能、任务负载小的RT端作为功能复用对象；

(5)被复用的RT端1553B芯片设置为BM模式；配置选择监视查找表，设定需要监测的消息；根据系统资源情况，开辟适当空间的故障存储区，故障存储区用来储存通信异常的消息信息；

(6)执行消息监测：遍历监视命令栈区中的消息，识别通信异常的消息；

(7)执行故障存储：若消息通信状态异常，触发故障存储机制存储异常消息；

(8)执行故障诊断：遍历故障存储区，提取故障，通过运行故障特征库自主得出故障诊断结果；

(9)执行故障诊断结果分发：被复用的RT端以服务请求方式请求总线控制器将故障诊断结果分发给指定的终端设备；

(10)遥控遥测通道：地面通过遥控遥测通道与在轨故障监测诊断功能进行交互，遥控设置故障监测诊断策略，遥测下传总线网络故障信息。

所述步骤(1)中飞行任务剖面，是指卫星在完成整个飞行过程中所经历的事件和环境的时序描述，以时序为主线描述每个任务阶段的任务时间、任务区域、任务环境和任务规划。

所述步骤(2)中梳理故障特征信息，结合飞行任务剖面，剔除设计本身不认为是故障的情况；结合飞行任务剖面，动态选择所监测消息。

所述步骤(3)中故障建模，飞行任务剖面作为一级故障检索条件、故障特征信息作为二级故障检索条件。

所述步骤(4)中RT端的功能复用，应在系统设计初期阶段考虑，避免后期引入复用而造成RT端较大更动。

所述步骤(5)中进行环境初始化工作，主要包括：芯片工作模式设置，监测状态设置以及故障存储区开辟。

所述步骤(6)中以消息监视块状态字作为消息通信状态判定的来源。

所述步骤(7)中开辟的故障存储区为循环缓存形式，循环缓存满后，新的故障信息将覆盖旧的故障信息；故障存储区的大小，至少满足存储区中未做诊断的故障信息不可被覆盖；故障信息内容包括：飞行任务剖面信息、消息监视块状态字、消息命令字以及监视数据栈数据块四部分。

所述步骤(9)中被复用的RT端作为通信的被动方，不能主动分发故障诊断结果，只能通过服务请求方式通知总线控制器，让总线控制器辅助建立被复用RT端与故障诊断结果接收端的通信链路；故障诊断结果接收端收到自身故障诊断结果后自行处理。

所述步骤(10)中如果遥测下传带宽富余，总线网络故障信息可以实时下传，地面数据库做完整备份，供地面人员分析研究总线网络的健康状况。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明基于1553B总线监视功能，是一种集中式监测诊断方法，相较分布式监测诊断方法，本方法具备总线网络故障集中监测、集中诊断、分布式处理的能力，实时获取全面的总线网络故障信息，简化总线网络通信节点的故障处理操作。

(2)本发明无须额外增加独立功能的总线监视模块，不改变系统成本；基于飞行任务剖面进行故障建模，相比常规故障建模方法，具有模型粒度更小，模型规模更大的特点，能够更直接、更精确地定位故障，更好实现1553B总线网络故障在轨自主处理。

附图说明

图1为本发明总线网络故障监测诊断方法图；

图2为本发明基于飞行任务剖面进行故障建模；

图3为本发明工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的详细描述。

如图2所示为本发明的工作流程图，从图2可知，本发明提出的一种在轨1553B总线网络故障监测诊断方法，具体步骤如下：

(1)提取1553B通信飞行任务剖面：首先，系统任务级飞行任务剖面提取；其次，分系统任务级飞行任务剖面提取；再次，分系统任务内飞行任务剖面提取，多级提取，级级递进，逐步细化，得到所有涉及1553B通信的飞行任务剖面；对获取的所有1553B通信飞行任务剖面进行梳理，合并同类项，保证飞行任务剖面的唯一性；所述飞行任务剖面，是指卫星在完成整个飞行过程中所经历的事件和环境的时序描述，以时序为主线描述每个任务阶段的任务时间、任务区域、任务环境和任务规划。

(2)梳理飞行任务剖面内故障特征信息：统计剖面内进行1553B通信的所有RT、子地址、通信内容、通信长度以及通信时序，梳理所有可能发生的故障特征信息；

(3)基于飞行任务剖面的故障建模：进行故障建模，飞行任务剖面、故障特征信息组成的二级索引作为模型输入，飞行任务剖面作为一级故障检索条件、故障特征信息作为二级故障检索条件，故障诊断结果作为模型输出，生成总线网络故障特征库；

(4)分析总线网络各个组成节点，选取具备总线监测功能、任务负载小的RT端作为功能复用对象；

(5)被复用的RT端1553B芯片设置为BM模式；配置选择监视查找表，设定需要监测的消息；根据系统资源情况，开辟适当空间的故障存储区，故障存储区用来储存通信异常的消息信息；

(6)执行消息监测：遍历监视命令栈区中的消息，识别通信异常的消息；

(7)执行故障存储：若消息通信状态异常，触发故障存储机制存储异常消息；

(8)执行故障诊断：遍历故障存储区，提取故障，通过运行故障特征库自主得出故障诊断结果；

(9)执行故障诊断结果分发：被复用的RT端以服务请求方式请求总线控制器将故障诊断结果分发给指定的终端设备；

(10)遥控遥测通道：地面通过遥控遥测通道与在轨故障监测诊断功能进行交互，遥控设置故障监测诊断策略，遥测下传总线网络故障信息。

所述步骤(2)中梳理故障特征信息，结合飞行任务剖面，剔除设计本身不认为是故障的情况；结合飞行任务剖面，动态选择所监测消息。

所述步骤(4)中RT端的功能复用，应在系统设计初期阶段考虑，避免后期引入复用而造成RT端较大更动。

所述步骤(5)中进行环境初始化工作，主要包括：芯片工作模式设置，监测状态设置以及故障存储区开辟。

所述步骤(6)中以消息监视块状态字作为消息通信状态判定的来源。

所述步骤(7)中开辟的故障存储区为循环缓存形式，循环缓存满后，新的故障信息将覆盖旧的故障信息；故障存储区的大小，至少满足存储区中未做诊断的故障信息不可被覆盖；故障信息内容包括：飞行任务剖面信息、消息监视块状态字、消息命令字以及监视数据栈数据块四部分。

所述步骤(9)中被复用的RT端作为通信的被动方，不能主动分发故障诊断结果，只能通过服务请求方式通知总线控制器，让总线控制器辅助建立被复用RT端与故障诊断结果接收端的通信链路；故障诊断结果接收端收到自身故障诊断结果后自行处理。

所述步骤(10)中如果遥测下传带宽富余，总线网络故障信息可以实时下传，地面数据库做完整备份，供地面人员分析研究总线网络的健康状况

集中式监测整个总线网络的数据传输状态，实现与飞行任务剖面相关的总线网络故障特征库，具备总线网络故障集中监测、集中诊断、分布式处理的能力，支持1553B总线网络故障在轨自主处理，有效地保障了卫星总线通信的可靠性。

本发明在已发射卫星中得以应用，取得了较好效果。在轨测试表明，应用了本发明方法后，1553B总线指标满足任务的指标要求。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。