专利名称：星载双冗余计算机主机工作状态监测及故障自主切换装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及航天飞行器电子设备，特别涉及一种星载双冗余计算机自主监测与切
换装置。
背景技术：
在星载计算机设计及研制中，一般均采用双机对称冗余的体系结构。即一台主机A加一台设计完全相同的备机B。很多情况下，为了节省能源，使主机A处于热机状态，B处于冷机状态。在主机A故障的情况下，可利用切换装置，切换至备机B工作，通常是使用继电器对双机电源进行切换。切换功能一般是通过遥控指令实施的。但是遥控指令的发送需要依据一定的遥测信息作出判读，不能做到实时发送，并且在A机故障的情况下，地面未必可正常接收到遥测信息作为判据。这就需要星载计算机具有自主故障诊断和自主实时切换的功能。自主故障诊断与切换电路本身的可靠性又关系到计算机的安全性。以往的自主切换装置往往选择固定的信息作为判据，判据选择不当极有可能造成误切机或者在故障情况下未能及时切机。目前航天控制领域没有发现与本发明类似相关技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。
发明内容
为了解决现有技术的自主切换装置判据选择不当极有可能造成误切机或者在故障情况下未能及时切机的问题，本发明的目的在于提供一种星载双冗余计算机主机工作状态监测及故障自主切换装置。利用本发明，达到了对工作主机的有效监测及故障的实时切换，提高了系统的可靠性。为了达到上述发明目的，本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种星载双冗余计算机主机工作状态监测及故障自主切换装置，该装置包括:对主机正常信号的采集电路对主机发出的连续脉冲信号进行积分，积分结果送至自主切换逻辑控制电路；防误切换保障电路与自主切换逻辑控制电路连接。该防误切换保障电路包括系统初上电时的逻辑封锁电路和发生切换后的逻辑封锁电路，两种封锁信号都输出至自主切换逻辑控制电路；自主切换逻辑控制电路根据对主机正常信号的采集电路的积分电路的结果确定是否输出切换指令信号给自主切换驱动电路，并在上电初期和切换动作完成后受到防误切换保障电路的约束；自主切换驱动电路，对自主切换逻辑控制电路输出的切换指令进行功率放大，输出驱动切换继电器。本发明一种星载双冗余计算机主机工作状态监测及故障自主切换装置，由于采取上述的技术方案，选择对连续的交变脉冲信号进行监测，该脉冲是由主机的软硬件周期性协同工作所发出的，可有效表征主机软、硬件的健康状况。并且，本电路不是在主机正常信号一消失的情况下就马上切机，而是在持续一定时间未收到脉冲信号的情况下才发出切机指令，可防止误切机。因此，本发明解决了现有技术的切换装置判据选择不当极有可能造成误切机或者在故障情况下未能及时切机的问题，达到了如下有益效果:1.提供了可靠、通用的自主切换控制模块；2.可以同时实现软件、硬件故障诊断与实现实时切换；3.适用于所有对称双冗余计算机双机冷冗余模式，提高了系统的可靠性。
图1是本发明一种星载双冗余计算机主机工作状态监测及故障自主切换装置的电路原理框图；图2是本发明一种星载双冗余计算机主机工作状态监测及故障自主切换装置的结构示意图。
具体实施例方式下面结合
本发明的优选实施例。图1是本发明一种星载双冗余计算机主机工作状态监测及故障自主切换装置的电路原理框图。本装置所接收的正常信号(连续交变脉冲)由工作主机发送，本装置发出的信号控制双机电源切换继电器。当主机发出持续交变的脉冲信号AJ_0K，本电路输出截止；当主机的脉冲信号消失(超过3秒)，本电路输出自主切B机指令ZZQB，对切机继电器线包作用，促使其发生切换动作。本电路供电电源JK_VCC为+5V，应为常供电。图2是本发明一种星载双冗余计算机主机工作状态监测及故障自主切换装置的结构示意图，如图2的实施例所示，该装置包括:对主机正常信号的采集电路101 ;采集电路101对主机发出的连续脉冲信号进行积分，积分结果送至自主切换逻辑控制电路103防误切换保障电路102与自主切换逻辑控制电路103连接，防误切换保障电路102包括系统初上电时的逻辑封锁电路和发生切换后的逻辑封锁电路，两种封锁信号都输出至自主切换逻辑控制电路103 ;自主切换逻辑控制电路103根据积分电路的结果确定是否输出切换指令信号给自主切换驱动电路104，并在上电初期和切换动作完成后受到防误切换保障电路102的约束；自主切换驱动电路104，对自主切换逻辑控制电路103输出的切换指令进行功率放大，输出驱动切换继电器。上述对主机正常信号的采集电路101通过由阻容件、二极管组成的积分电路，对主机发出的正常信号(持续交变的脉冲信号)进行积分，在高脉冲期间进行充电，在低电平期间通过阻值较高的电阻缓慢泄放，放电速度低于充电速度。其中电容负责对主机发出的正常信号(持续交变的脉冲信号)进行积分，可逐渐积至高电平输出，二极管负责防止在主机发出低电平时发生快速泄放，而使电压只能通过大电阻进行缓慢泄放。当连续脉冲的时间间隔适当时，可逐渐积分至高电平输出；若长时间未接收到高脉冲，则泄放至输出低电平。通过调节电容、电阻的值，可调节充、放电时间，适应不同的连续脉冲监测。上述防误切换保障电路102由CR电路和RC电路组成。在上电初期，通过CR电路输出一个高电平封锁信号，防止在上电初期，积分电路对主机正常信号的积分尚未积至高电平时发生误切机；它通过RC电路在切换发生的初期输出一个低电平，切换完成后，输出高电平，对自主切机指令进行封锁，以避免自主切机指令持续有效从而与遥控回切指令发生冲突。上述自主切换逻辑控制电路103由多个或非门电路组成。它接收积分电路输出的积分结果，若积分结果为高电平，表不主机正常，若积分结果输出为低电平，表不主机故障，则发出切换指令；但在上电初期，由于积分电路需要一定的时间对主机连续脉冲进行有效积分，因此逻辑控制电路受到封锁信号约束，不会输出切换指令；自主切机后，由于积分电路输出将一直维持在低电平，为了避免自主切换指令与遥控回切指令发生冲突，造成双方争切，逻辑控制电路又受到封锁信号约束，停止输出切换指令。上述自主切换驱动电路104，它包括两个功率三极管和匹配电阻，两个三极管进行串联冗余，提高电路的可靠性。负责对逻辑控制电路发出的切换指令进行功率放大，输出信号驱动切换继电器。上述主机向本装置发送的正常信号应为连续交变的脉冲信号，例如可以为周期25us的方波信号。占空比可调整，若正脉冲间隔时间短，则积分电路放电时间短，充电至高电平所用的时间少，可快速积至高电平，反之则要花更长的时间达到高电平。自主切换指令输出驱动能力:50mA.。本发明采用积分电路和自主切换逻辑控制与驱动电路对主机软硬件健康状况进行实时监测并实施故障切换，解决了星载双冗余计算机自主故障诊断与实时切换问题。显然，本领域的技术人员可以对本发明的主机工作状态监测及故障自主切换装置进行各种改动和变形而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形在内。
权利要求
1.一种星载双冗余计算机主机工作状态监测及故障自主切换装置，其特征在于，该装置包括: 对主机正常信号的采集电路[101]对主机发出的连续脉冲信号进行积分，积分结果送至自主切换逻辑控制电路[103];防误切换保障电路[102]与自主切换逻辑控制电路[103]连接；防误切换保障电路[102]包括系统初上电时的逻辑封锁电路和发生切换后的逻辑封锁电路，两种封锁信号都输出至自主切换逻辑控制电路[103];自主切换逻辑控制电路[103]根据对主机正常信号的采集电路[101]积分电路的结果确定是否输出切换指令信号给自主切换驱动电路[104]，并在上电初期和切换动作完成后受到防误切换保障电路[102]的约束；自主切换驱动电路[104]，对自主切换逻辑控制电路[103]输出的切换指令进行功率放大，输出驱动切换继电器。
2.如权利要求1所述的自主切换装置，其特征在于:所述的对主机正常信号的采集电路[101]通过由阻容件、二极管组成的积分电路，对主机发出的正常信号，即持续交变的脉冲信号进行积分，在高脉冲期间进行充电，在低电平期间通过阻值较高的电阻缓慢泄放，放电速度低于充电速度；当连续脉冲的时间间隔适当时，可逐渐积分至高电平输出；若长时间未接收到高脉冲，则泄放至输出低电平。
3.如权利要求1或2所述的自主切换装置，其特征在于:所述的对主机正常信号的采集电路[101]通过调节电容、电阻的值来调节充、放电时间，用于不同的连续脉冲监测。
4.如权利要求1所述的自主切换装置，其特征在于:所述的防误切换保障电路[102]在上电初期，通过CR电路输出一个高电平封锁信号；在切换发生的初期，通过RC电路输出一个低电平信号；切换完成后，输出高电平，对自主切机指令进行封锁。
5.如权利要求1所述的自主切换装置，其特征在于:所述的自主切换逻辑控制电路[103]由多个或非门电路组成；它接收积分电路输出的积分结果，若积分结果为高电平，表示主机正常，若积分结果输出为低电平，表示主机故障，则发出切换指令。
6.如权利要求1所述的自主切换装置，其特征在于:所述的自主切换驱动电路[104]包括两个功率三极管和匹配电阻；负责对逻辑控制电路发出的切换指令进行功率放大，输出信号驱动切换继电器。
全文摘要
本发明涉及航天飞行器电子设备，公开了一种星载双冗余计算机主机工作状态监测及故障自主切换装置，包括对主机正常信号的采集电路[101]与自主切换逻辑控制电路[103]连接；防误切换保障电路[102]与自主切换逻辑控制电路[103]连接；自主切换逻辑控制电路[103]根据采集电路[101]的积分电路的结果确定是否输出切换指令信号给自主切换驱动电路[104]。本发明采用具有自主故障诊断与切换功能的电路，可对双冗余星载计算机实施高可靠切换，解决了星载双冗余计算机自主运行状态下故障诊断与处理及工作正常情况下误切换的问题。
文档编号G06F11/20GK103116535SQ201110366018
公开日2013年5月22日 申请日期2011年11月17日 优先权日2011年11月17日
发明者盖建宁, 沈莉, 田文波, 衡岗, 侯建文, 徐博明, 薛震寰 申请人:上海航天测控通信研究所