专利名称：一种星上网络总线冗余备份的实现方法
技术领域：
本发明涉及一种星上网络总线冗余备份的实现方法，特别是一种基于多节 点协调工作的星上网络总线冗余备份的实现方法。
技术背景目前，航天器星上网络总线得到了广泛应用，大多数星上设备靠硬件设备 实现冗余备份，体积大、重量重、造价昂贵，且不容易实现各设备之间相互协 调工作，地面测控负担比较重。中国专利申请第00107933.6号公开了一种实现总线型计算机网络冗余方 法，该方法采用一种硬件模块实现串行总线相连，体积大、重量重，可靠性不 高，不能满足卫星环境的需要。中国专利申请第01809257.8号公开了多个容错网络中的非容错网络节点， 提供了 一种便于在容错网络环境中与非容错网络节点通信的方法和装置，该方 法不能实现多节点间的协调工作，^4昔性、自主管理能力差。 发明内容本发明的技术解决问题是克服现有技术的不足，才是供一种星上网络总线 冗余备份的实现方法，通过采用多节点协调工作机制、主节点控制权转移机制 和双网络总线冗余备份方式，加强了网络总线自主管理能力，提高了航天器工 作可靠性和容错性能，减轻了地面测控负担，同时缩小了设备体积、减轻了航 天器重量，降低了成本。本发明的技术解决方案是 一种星上网络总线冗余备^P分的实现方法，利用 双网络总线将多个节点进行连接，其中一个节点作为主节点，其余节点作为从 节点，主节点监视自身网络总线状态和各个从节点的网络总线状态，各从节点 监视自身网络总线状态，其具体实现方法包括下列步骤 (1) 对星上网络总线上的设备进行初始化，使主节点和各从节点进入正常工作模式；(2) 如果主节点监视到自身的一条网络总线发生故障，则切换到自身的另一 条网络总线进行工作，如果主节点监视到自身的两条网络总线同时发生故障， 则对主节点的两条网络总线进行复位完成故障修复，如不能修复故障则通过遥 控指令对主节点网络总线上的设备重新初始化完成故障修复，如果重新初始化 仍不能修复故障，则利用指定的一个正常从节点代替主节点工作，实现主节点 控制权转移；(3) 如果主节点监视到任一从节点的一条网络总线故障，则切换到该从节点 的另 一条网络总线工作，如果监视到任一从节点的两条网络总线同时出现故障， 则通过遥控指令对该从节点网络总线上的设备重新初始化完成故障修复，如果 重新初始化仍不能进行故障修复，则放弃该从节点，并启用备用从节点代替该 从节点工作；(4) 如果各从节点监视自身网络总线中任一条网络总线出现故障，则通过遥 控指令对该从节点网络总线上的设备重新初始化完成故障修复，如果重新初始 化仍不能进行故障修复，则利用设备专用通道，将该从节点的信息送另一个正 常从节点代替该从节点工作。所述的双网络总线可采用CAN总线、或TCP/IP总线、或IEEE1934、或 SpireWire总线。本发明与现有技术相比的有益效果是(1 )通过采用多节点协调工作机制和主节点控制权转移机制，加强了网络 总线自主管理能力，提高了航天器工作可靠性和容错性能，减轻了地面测控负 担。(2)通过采用双网络总线冗余备份方式，缩小了设备体积、减轻了航天器 重量，降低了费用。
图1为本发明星上网络总线的结构图； 图2为本发明实现方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细描述如图1所示，本发明采用双网络总线冗余备份方式，双网络总线可采用CAN 总线、TCP/IP总线、lEEE1934或SpireWire总线，本实施例采用CAN总线， 分别定义为A总线和B总线。双网络总线上包括n个节点，n至少为3，其中 一个节点作为主节点，主要完成整个网络总线的自主管理功能，主节点监视自 身网络总线状态和各个从节点的网络总线状态，能够对自身节点和从节点进行 管理和调度；其余节点作为从节点，可以监视从节点自身网络总线状态，但受 主节点控制；遥控指令作为各节点的开关控制指令，实现对各节点网络总线上 的设备进行加断电控制，主节点和从节点通过遥控指令线接收遥控指令，工作 时两条网络总线中的一条作为主总线，另外一条作为冗余总线，如A总线作为 主总线，B总线作为冗余总线。下面以1个主节点和4个从节点为例对一种星上网络总线冗余名」除的实现 方法进行详细描述，图2为该实现方法的流程图，主要包括下列步骤步骤1对星上网络总线上的设备加电进行初始化，主要初始化各设备的端 口，如总线控制器、存储器等i殳备的端口，初始化完成后主节点和4个从节点 进入正常工作模式；在步骤2中，如果主节点监一见到自身的A总线出现故障，例如出现A总线 通信超时，超时时间超过设定的2ms,则切换到主节点的B总线工作，同时错 误状态计数字加1，如果监视到自身的两条总线同时发生故障，例如A、 B总 线都出现通信超时，主节点读取自身A、 B总线的错误计数状态字，每超时2ms 错误状态计数字加1，当错误计凄t状态字累计大于255时，则通过总线控制器 对主节点的A、 B总线进行复位完成故障修复，如不能修复故障，就认为主节 点的A、 B总线发生严重故障，则通过地面测控站发送遥控指令给卫星遥控单
元，卫星遥控单元译码后通过遥控指令线给主节点发送断电遥控指令，使主节点A、 B总线上的设备断电，断电160毫秒后再发送加电遥控指令，使主节点 A、 B总线上的设备重新加电，从而进入正常工作模式实现对主节点两条网络总 线的故障修复，如果加、断电仍不能完成主节点网络总线的故障修复，则利用 指定的正常从节点代替主节点工作，例如从节点1代替主节点工作，实现主节 点控制权转移；在步骤3中，如果主节点监视到4个从节点中任一从节点的一条网络总线 故障，如从节点2出现A总线通信超时，超时时间超过设定的2ms，则切换到 从节点2的B总线工作，同时总线错误计数状态字加1 ，如果从节点2检测到 自身的两条总线同时发生故障，如从节点2的A、 B总线都出现通信超时，主 节点读取从节点2两条网络总线的错误计数状态字，每超时2ms错误状态计数 字加1 ，当错误计数状态字累计大于255时，就认为从节点2的A、 B总线同 时发生严重故障，则通过地面测控站发送遥控指令给卫星遥控单元，卫星遥控 单元译码后通过遥控指令线对从节点2发送断电遥控指令，使从节点2两条网 络总线上的设备断电，断电160毫秒后再发送加电遥控指令，使从节点2两条 网络总线上的设备重新加电，从而进入正常工作模式实现对从节点2两条网络 总线的故障修复，如果加、断电仍不能完成从节点2网络总线的故障修复，则 放弃从节点2,并启用备用从节点3代替从节点2工作；在步骤4中，如果4个从节点监视到各自节点中任一条网络总线出现故障， 如从节点3监视到自身的A总线出现通信超时，超时时间超过设定的2ms,同 时总线错误计数状态字加1，由于^Mv节点受主节点控制，不能实现对自身节点 网络总线的自主管理，当监视到自身的一条网络总线发生故障时则认为自身节 点两条网络总线故障，此时从节点3读取自身网络总线的错误计数状态字，每 超时2ms错误状态计数字加1,当错误计数状态字累计大于255时，就认为从 节点3的两条网络总线发生严重故障，则通过地面测控站发送遥控指令给卫星 遥控单元，卫星遥控单元译码后通过遥控指令线对从节点3发送断电遥控指令， 使从节点3两条网络总线上的设备断电，断电160毫秒后再发送加电遥控指令， 使从节点3两条网络总线上的设备重新加电，从而进入正常工作模式实现对从 节点3两条网络总线的故障修复，如果加、断电仍不能对从节点3的A、 B两 条网络总线进行故障修复，则利用设备专用通道如422串口，将从节点3的信 息送至另一个正常从节点代替从节点3工作，如从节点4代替从节点3工作。本发明所述步骤中未详细描述内容均为本领域技术人员公知内容，在此不 再赘述。
权利要求
1、 一种星上网络总线冗余备份的实现方法，其特征在于利用双网络总线 将多个节点进行连接，其中一个节点作为主节点，其余节点作为从节点，主节 点监视自身网络总线状态和各个从节点的网络总线状态，各从节点监视自身网 络总线状态，其具体实现方法包括下列步骤(1) 对星上网络总线上的设备进行初始化，^使主节点和各从节点进入正常工 作模式；(2) 如果主节点监视到自身的一条网络总线发生故障，则切换到自身的另一 条网络总线进行工作，如果主节点监视到自身的两条网络总线同时发生故障， 则对主节点的两条网络总线进行复位完成故障修复，如不能修复故障则通过遥 控指令对主节点网络总线上的设备重新初始化完成故障修复，如果重新初始化 仍不能修复故障，则利用指定的一个正常从节点代替主节点工作，实现主节点 控制权转移；(3) 如果主节点监视到任一从节点的 一条网络总线故障，则切换到该从节点 的另 一条网络总线工作，如果监视到任一从节点的两条网络总线同时出现故障， 则通过遥控指令对该从节点网络总线上的设备重新初始化完成故障修复，如果 重新初始化仍不能进行故障修复，则放弃该从节点，并启用备用从节点代替该 从节点工作；(4) 如果各从节点监视自身网络总线中任一条网络总线出现故障，则通过遥 控指令对该从节点网络总线上的设备重新初始化完成故障修复，如果重新初始 化仍不能进行故障修复，则利用设备专用通道，将该从节点的信息送另一个正 常从节点代替该从节点工作。
2、 根据权利要求1所述的一种星上网络总线冗余备份的实现方法，其特 征在于所述的双网络总线可采用CAN总线、或TCP/IP总线、或IEEE1934、 或SpireWire总线。
3、 根据权利要求1所述的一种星上网络总线冗余备份的实现方法，其特 征在于所述的从节点至少为2个。
4、根据权利要求1所述的一种星上网络总线冗余备份的实现方法，其特 征在于所述步骤(2)或步骤(3)或步骤(4)中的重新初始化是通过地面测控站发 送遥控指令给卫星遥控单元，卫星遥控单元译码后通过遥控指令线对故障节点 网络总线上的设备发送断电遥控指令，使故障节点网络总线上的设备断电，断 电160毫秒后再发送加电遥控指令，使故障节点网络总线上的设备重新加电完 成初始化。
全文摘要
一种星上网络总线冗余备份的实现方法，利用双网络总线将多个节点进行连接，其中一个节点作为主节点，其余节点作为从节点，主节点监视自身网络总线状态和各个从节点的网络总线状态，各从节点监视自身网络总线状态，通过采用多节点协调工作机制、主节点控制权转移机制和双网络总线冗余方式，加强了网络总线自主管理能力，提高了航天器工作可靠性和容错性能，减轻了地面测控负担，同时缩小了设备体积、减轻了航天器重量，降低了成本。
文档编号H04L12/40GK101123487SQ200710175490
公开日2008年2月13日 申请日期2007年9月29日 优先权日2007年9月29日
发明者施思寒, 李孝同 申请人:航天东方红卫星有限公司