专利名称：一种基于余数校验的容错滤波处理中的多采样判决方法
技术领域：
本申请涉及容错信号处理技术，特别是涉及一种基于余数校验的容错滤波处理中的多采样判决方法。
背景技术：
辐射会对设备的性能造成影响，进而可能导致设备的输出数据出现错误。例如，一些卫星上装载的信号处理设备，常会受到太空辐射的影响而导致信号处理出现错误，为了解决这个问题出现了容错信号处理技术。三模冗余(TMR)技术在辐射环境下的容错信号处理中得到广泛应用。TMR使用三个相同模块对输入数据进行相同的滤波操作，并在输出端通过多数选择器决定最终的输出，完全消除了单支路故障对信号处理输出的影响。但在三模冗余技术中，所有的运算及存储资源消耗都增加到原来的三倍，这使得三模冗余技术在很多资源受限的应用中无法使用，如星载计算平台上的容错信号处理等。为此产生基于余数校验的容错信号处理技术，进一步的降低了容错信号处理技术中的资源需求。现有的基于余数校验的容错信号处理技术通常使用单采样判决方式，即将三模冗余中的一条支路变成余数滤波支路，当其他两个支路处理结果不一致时，将两个支路的处理结果取余后，与余数滤波支路的结果进行比较，经过一次判断就选择正确的处理结果，并判断出现了故障的支路。但是这种方法有一个缺陷，即当故障支路的错误输出刚好与正确输出同余时，余数滤波支路无法判断哪个支路出现了故障，即发生了故障漏检问题。
发明内容
本申请提供了一种基于余数校验的容错滤波处理中的多采样判决方法，以解决现有技术中基于余数校验的容错滤波处理方法中的故障漏检问题。为了解决上述问题，本申请公开了一种基于余数校验的容错滤波处理中的多采样判决方法，包括S11，将采样数据分别输入到第一支路、第二支路和第三支路；S12，第一支路和第二支路的处理步骤包括将所述采样数据分别进行滤波处理，得到处理后的第一滤波数据和第二滤波数据； 将所述第一滤波数据和第二滤波数据分别对m取余，得到对应第一数据和第二数据，其中m为取余的模数，且m为正整数；S13，针对第三支路，将所述采样数据输入基于余数的滤波器中进行滤波处理，得到处理后的基准数据，所述基于余数的滤波器中取余的模数为m ；S14，若第一滤波数据和第二滤波数据不相等，则将第一数据和第二数据分别与基准数据进行比较；
比较的结果包括若第一数据等于基准数据，第二数据不等于基准数据，执行S15 ；若第二数据等于基准数据，第一数据不等于基准数据，执行S16 ；若第一数据等于第二数据等于基准数据，执行S17 ；S15，将第一支路的第一滤波数据作为结果数据输出；S16，将第二支路的第二滤波数据作为结果数据输出；S17，将第一滤波数据和第二滤波数据分别存储到第一缓存和第二缓存中，继续输入采样数据执行Sll到S14，直至第一数据和第二数据中的一个与基准数据不相等为止。优选的，若将第一支路的第一滤波数据作为结果数据输出，所述的方法还包括将第一缓存中的第一滤波数据输出，并清空第二缓存中的第二滤波数据。优选的，若将第二支路的第二滤波数据作为结果数据输出，所述的方法还包括将第二缓存中的第二滤波数据输出，并清空第一缓存中的第一滤波数据。优选的，所述的滤波器包括FIR滤波器和UR滤波器。优选的，针对第三支路中基于余数的滤波器，将每次参与乘法操作的操作数对m 取余，所述取余后的操作数相乘，将相乘后的结果对m取余得到对应模乘结果。优选的，针对第三支路中基于余数的滤波器，将每次参与加法操作的操作数对m 取余，所述取余后的操作数相加，将相加后的结果对m取余得到对应模加结果。优选的，若第一滤波数据等于第二滤波数据，则第一支路和第二支路的处理均正确，任选一条支路的处理结果作为输出。优选的，若第一数据、第二数据和基准数据彼此均不相等，则第一支路和第二支路均出现故障。与现有技术相比，本申请包括以下优点首先，本申请中当第一支路滤波输出和第二支路滤波输出不相等，但两条支路取余后的数据相等，无法通过单次采样判断出故障支路时，可将数据暂时保存在缓存中，继续处理其他数据，经过滤波结果的多次判决。直到第一支路和第二支路滤波输出取余后的数据中的一个与基准数据不相等为止，是一种多采样判决方法，此时可以判断出哪条支路出现了故障，哪条支路的处理结果是正确的，不会出现故障漏检的问题。其次，本申请在暂时无法判断出故障支路时，可以将数据保存在缓存中，继续进行数据处理过程，直到判断出故障支路为止，再将正确支路对应缓存中的数据输出，并将故障支路对应缓存中的数据清空，整个过程不影响系统总的数据处理速度。再次，现有技术中漏检概率及容错技术的资源消耗是彼此矛盾的模数越小，支路运算就越简单，资源消耗也就越小，但此时故障漏检率也就越大；反之，模数越大，故障漏检率越小，但资源消耗会越大。而本申请所述的方法，采用的多采样判决方法既可以保持小模数所带来的低资源消耗，又使故障漏检率大大降低。
图1是本申请所述基于余数校验的容错滤波处理电路结构图；图2是本申请实施例所述一种基于余数校验的容错滤波处理中的多采样判决方法流程图3是本申请优选实施例所述一种基于余数校验的容错滤波处理中的多采样判决方法流程图。
具体实施例方式为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式
对本申请作进一步详细的说明。参照图1，给出了本申请所述基于余数校验的容错滤波处理电路结构图。基于余数校验的容错滤波处理电路中包括输入采样模块、第一支路、第二支路、第三支路和比较判决模块。其中，第一支路包括滤波器1和取余子模块1，第二支路包括滤波器2和取余子模块2，第三支路包括基于余数的滤波器。输入采样模块分别将采样数据输入第一支路、第二支路和第三支路，三个支路分别对采样数据进行处理，当第一支路和第二支路滤波处理后的滤波数据相等时，两个支路处理的数据都是正确的，不存在故障支路。当第一支路和第二支路滤波处理后的滤波数据不相等时，即存在故障支路，需要将第一支路和第二支路处理的数据输入比较判决模块和第三支路的处理数据进行比较，进而判断正确的处理结果。具体判断时，现有技术中将采样数据通过第一支路和第二支路滤波后再取余，将采样数据通过第三条支路(即余数滤波支路)中基于余数的滤波器进行滤波处理，则将三条支路的处理结果输入比较判决模块中，将第一支路和第二支路取余后的数据分别与第三支路的数据进行比较，经过一次判断就选择正确的处理结果，并判断出现了故障的支路。但若第一支路和第二支路取余后的数据相等，则此时无法判断哪条支路出现了故障，哪条支路的处理结果是正确的，出现了故障漏检问题。本申请提供了一种基于余数校验的容错滤波处理中的多采样判决方法，当第一支路滤波输出和第二支路滤波输出不相等，但两条支路滤波输出取余后的数据相等时，可将数据暂时保存在缓存中，继续处理其他数据，经过滤波结果的多次判决。直到第一支路和第二支路滤波输出取余后的数据中的一个与基准数据不相等为止，是一种多采样判决方法， 此时可以判断出哪条支路出现了故障，哪条支路的处理结果是正确的，不会出现故障漏检的问题。参照图2，给出了本申请实施例所述一种基于余数校验的容错滤波处理中的多采样判决方法流程图。S11，将采样数据分别输入到第一支路、第二支路和第三支路；S12，第一支路和第二支路的处理步骤包括将所述采样数据分别进行滤波处理，得到处理后的第一滤波数据和第二滤波数据；将所述第一滤波数据和第二滤波数据分别对m取余，得到对应第一数据和第二数据，其中m为取余的模数，且m为正整数；假设，采样数据为X，第一滤波数据为yi，第二滤波数据为y2，第一数据IV第二数据r2。则第一支路的滤波结果为第一滤波数据yi，第二支路的滤波结果为第二滤波数据y2。第一滤波数据对m取余为(yi) m = Γι第二滤波数据对m取余为(y2) m = r2
其中，m为取余的模数，对m取余即将数据除以m后取余数，例如，将16对5取余， 即(16)5 = 1。S13，针对第三支路，将所述采样数据输入基于余数的滤波器中进行滤波处理，得到处理后的基准数据，所述基于余数的滤波器中取余的模数为m ；假设基准数据为r。针对第三支路中基于余数的滤波器，将每次参与乘法操作的操作数对m取余，所述取余后的操作数相乘，将相乘后的结果对m取余得到对应模乘结果。假设，参与乘法操作的操作数分别为ρ和q。则对应模乘结果为((p)mX (q)m)m。针对第三支路中基于余数的滤波器，将每次参与加法操作的操作数对m取余，所述取余后的操作数相加，将相加后的结果对m取余得到对应模加结果。假设，参与加法操作的操作数分别为a和b。则对应模加结果为((a)m+(b)m)m。将所述第一滤波数据yi和第二滤波数据y2进行比较，判断第一滤波数据Y1是否等于第二滤波数据y2。若第一滤波数据和第二滤波数据不相等，即yi Φ y2，执行S14。若第一滤波数据等于第二滤波数据，即yi = y2，两个支路的数据都正确，则从第一支路和第二支路中任选一条支路的处理结果作为输出。S14，将第一数据和第二数据分别与基准数据进行比较；比较的结果包括若第一数据等于基准数据，第二数据不等于基准数据，即巧=r且r2兴r，说明第一支路处理结果正确，第二支路出现故障，执行S15 ；若第二数据等于基准数据，第一数据不等于基准数据，即r2 = r且Γι兴r，说明第二支路处理结果正确，第一支路出现故障，执行S16 ；若第一数据等于第二数据等于基准数据，即T1 = r2 = r，执行S17 ；若第一数据、第二数据和基准数据彼此均不相等，即Γι兴r2兴r则第一支路和第二支路均出现故障。S15，将第一支路的第一滤波数据作为结果数据输出；S16，将第二支路的第二滤波数据作为结果数据输出；S17，将第一滤波数据和第二滤波数据分别存储到第一缓存和第二缓存中，继续输入其他采样数据执行Sll到S14，直至第一数据和第二数据中的一个与基准数据不相等为止。步骤S17后，若判断出第一支路处理结果正确，第二支路出现故障，即将第一支路的第一滤波数据作为结果数据输出，则将第一缓存中的第一滤波数据输出，并清空第二缓存中的第二滤波数据。步骤S17后，若判断出第二支路处理结果正确，第一支路出现故障，即将第二支路的第二滤波数据作为结果数据输出，则将第二缓存中的第二滤波数据输出，并清空第一缓存中的第一滤波数据。综上所述，本申请中当第一支路滤波输出和第二支路滤波输出不相等，但两支路滤波输出取余后的数据相等时，可将数据暂时保存在缓存中，继续处理其他数据，经过滤波结果的多次判决。直到第一支路和第二支路滤波输出取余后的数据中的一个与基准数据不相等为止，是一种多采样判决方法，此时可以判断出哪条支路出现了故障，哪条支路的处理结果是正确的，不会出现故障漏检的问题。参照图3，给出了本申请优选实施例所述一种基于余数校验的容错滤波处理中的多采样判决方法流程图。其中，yi为第一滤波数据，则yi[i]为i时刻的第一滤波数据。y2为第二滤波数据， 则72[1]为i时刻的第二滤波数据。巧为第一数据，则巧[1]为i时刻的第一数据。r2为第一数据，则r2[i]为i时刻的第二数据。r为基准数据，则r[i]为i时刻的基准数据。首先，输入执行比较判决的数据yi [i]、y2[i]、Γι [i]、r2 [i]和r [i]，若判断yi [i] =Y2 [i]，则任选一条支路作为结果输出，若判断Y1 [i] Φ y2 [i]，则继续执行下一步判断。若判断ri[i]兴r[i]Ui] =r[i]，则将第二支路作为结果输出。若判断ri[i]兴r[i]Ui]兴r[i]，则两个支路都出现错误。若判断ri[i] =r[i],J.r2[i]兴r [i]，则将第一支路作为结果输出。若判断ri[i] =r[i],J.r2[i] = r [i]，则将yi [i]和y2 [i]分别保存到第一缓存 K和第二缓存Iv此时，i = i+l，N++，即输入下一时刻(i+Ι时刻)的数据，继续执行上述判断过程， 直到判断出rji]和r2[i]其中的一个与r[i]不相等为止，输出正确支路的结果，完成N+1 个输出的判决。下面以具体实施中的一种方式论述本申请所述的方法。例如，假设取余的模数m = 7，滤波器为16阶FIR滤波器(滤波器系数为h1; 1 = 0，2，…，15)情况下。步骤⑴将采样数据Xi (i = 0,1,...,-)分别输入到第一支路、第二支路和第三支路；其中，第一支路和第二支路中包括16阶HR滤波器，第三支路中包括一个基于模 7处理的16阶FIR滤波器。步骤O)第一支路的16阶FIR滤波器工作正常，在η时刻的输出为
权利要求
1.一种基于余数校验的容错滤波处理中的多采样判决方法，其特征在于，包括 S11，将采样数据分别输入到第一支路、第二支路和第三支路；S12，第一支路和第二支路的处理步骤包括将所述采样数据分别进行滤波处理，得到处理后的第一滤波数据和第二滤波数据； 将所述第一滤波数据和第二滤波数据分别对m取余，得到对应第一数据和第二数据， 其中m为取余的模数，且m为正整数；S13，针对第三支路，将所述采样数据输入基于余数的滤波器中进行滤波处理，得到处理后的基准数据，所述基于余数的滤波器中取余的模数为m ；S14，若第一滤波数据和第二滤波数据不相等，则将第一数据和第二数据分别与基准数据进行比较；比较的结果包括若第一数据等于基准数据，第二数据不等于基准数据，执行S15 ； 若第二数据等于基准数据，第一数据不等于基准数据，执行S16 ； 若第一数据等于第二数据等于基准数据，执行S17 ； S15，将第一支路的第一滤波数据作为结果数据输出； S16，将第二支路的第二滤波数据作为结果数据输出；S17，将第一滤波数据和第二滤波数据分别存储到第一缓存和第二缓存中，继续输入采样数据执行Sll到S14，直至第一数据和第二数据中的一个与基准数据不相等为止。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若将第一支路的第一滤波数据作为结果数据输出，所述的方法还包括将第一缓存中的第一滤波数据输出，并清空第二缓存中的第二滤波数据。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若将第二支路的第二滤波数据作为结果数据输出，所述的方法还包括将第二缓存中的第二滤波数据输出，并清空第一缓存中的第一滤波数据。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的滤波器包括HR滤波器和HR滤波器。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，针对第三支路中基于余数的滤波器，将每次参与乘法操作的操作数对m取余，所述取余后的操作数相乘，将相乘后的结果对m取余得到对应模乘结果。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，针对第三支路中基于余数的滤波器，将每次参与加法操作的操作数对m取余，所述取余后的操作数相加，将相加后的结果对m取余得到对应模加结果。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括若第一滤波数据等于第二滤波数据，则第一支路和第二支路的处理均正确，任选一条支路的处理结果作为输出。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，比较的结果还包括若第一数据、第二数据和基准数据彼此均不相等，则第一支路和第二支路均出现故障。
全文摘要
本申请提供了一种基于余数校验的容错滤波处理中的多采样判决方法，以解决现有技术中基于余数校验的容错滤波处理方法中的故障漏检问题。本申请中当第一支路滤波输出和第二支路滤波输出不相等，但两条支路滤波输出取余后的数据相等，无法通过单次采样判断出故障支路时，可将数据暂时保存在缓存中，继续处理其他数据，经过滤波结果的多次判决。直到第一支路和第二支路滤波输出取余后的数据中的一个与基准数据不相等为止，是一种多采样判决方法，此时可以判断出哪条支路出现了故障，哪条支路的处理结果是正确的，不会出现故障漏检的问题。
文档编号G06F11/00GK102567130SQ20121000394
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月6日 优先权日2012年1月6日
发明者周世东, 杨文慧, 王京, 赵明, 陈翔, 高镇 申请人:清华大学