專利名稱：星載雙冗余計算機主機工作狀態監測及故障自主切換裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及航天飛行器電子設備，特別涉及一種星載雙冗余計算機自主監測與切
換裝置。
背景技術：
在星載計算機設計及研制中，一般均采用雙機對稱冗余的體系結構。即一臺主機A加一臺設計完全相同的備機B。很多情況下，為了節省能源，使主機A處于熱機狀態，B處于冷機狀態。在主機A故障的情況下，可利用切換裝置，切換至備機B工作，通常是使用繼電器對雙機電源進行切換。切換功能一般是通過遙控指令實施的。但是遙控指令的發送需要依據一定的遙測信息作出判讀，不能做到實時發送，并且在A機故障的情況下，地面未必可正常接收到遙測信息作為判據。這就需要星載計算機具有自主故障診斷和自主實時切換的功能。自主故障診斷與切換電路本身的可靠性又關系到計算機的安全性。以往的自主切換裝置往往選擇固定的信息作為判據，判據選擇不當極有可能造成誤切機或者在故障情況下未能及時切機。目前航天控制領域沒有發現與本發明類似相關技術的說明或報道，也尚未收集到國內外類似的資料。

發明內容
為了解決現有技術的自主切換裝置判據選擇不當極有可能造成誤切機或者在故障情況下未能及時切機的問題，本發明的目的在于提供一種星載雙冗余計算機主機工作狀態監測及故障自主切換裝置。利用本發明，達到了對工作主機的有效監測及故障的實時切換，提高了系統的可靠性。為了達到上述發明目的，本發明為解決其技術問題所采用的技術方案是提供一種星載雙冗余計算機主機工作狀態監測及故障自主切換裝置，該裝置包括:對主機正常信號的采集電路對主機發出的連續脈沖信號進行積分，積分結果送至自主切換邏輯控制電路；防誤切換保障電路與自主切換邏輯控制電路連接。該防誤切換保障電路包括系統初上電時的邏輯封鎖電路和發生切換后的邏輯封鎖電路，兩種封鎖信號都輸出至自主切換邏輯控制電路；自主切換邏輯控制電路根據對主機正常信號的采集電路的積分電路的結果確定是否輸出切換指令信號給自主切換驅動電路，并在上電初期和切換動作完成后受到防誤切換保障電路的約束；自主切換驅動電路，對自主切換邏輯控制電路輸出的切換指令進行功率放大，輸出驅動切換繼電器。本發明一種星載雙冗余計算機主機工作狀態監測及故障自主切換裝置，由于采取上述的技術方案，選擇對連續的交變脈沖信號進行監測，該脈沖是由主機的軟硬件周期性協同工作所發出的，可有效表征主機軟、硬件的健康狀況。并且，本電路不是在主機正常信號一消失的情況下就馬上切機，而是在持續一定時間未收到脈沖信號的情況下才發出切機指令，可防止誤切機。因此，本發明解決了現有技術的切換裝置判據選擇不當極有可能造成誤切機或者在故障情況下未能及時切機的問題，達到了如下有益效果:1.提供了可靠、通用的自主切換控制模塊；2.可以同時實現軟件、硬件故障診斷與實現實時切換；3.適用于所有對稱雙冗余計算機雙機冷冗余模式，提高了系統的可靠性。


圖1是本發明一種星載雙冗余計算機主機工作狀態監測及故障自主切換裝置的電路原理框圖；圖2是本發明一種星載雙冗余計算機主機工作狀態監測及故障自主切換裝置的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合

本發明的優選實施例。圖1是本發明一種星載雙冗余計算機主機工作狀態監測及故障自主切換裝置的電路原理框圖。本裝置所接收的正常信號(連續交變脈沖)由工作主機發送，本裝置發出的信號控制雙機電源切換繼電器。當主機發出持續交變的脈沖信號AJ_0K，本電路輸出截止；當主機的脈沖信號消失(超過3秒)，本電路輸出自主切B機指令ZZQB，對切機繼電器線包作用，促使其發生切換動作。本電路供電電源JK_VCC為+5V，應為常供電。圖2是本發明一種星載雙冗余計算機主機工作狀態監測及故障自主切換裝置的結構示意圖，如圖2的實施例所示，該裝置包括:對主機正常信號的采集電路101 ;采集電路101對主機發出的連續脈沖信號進行積分，積分結果送至自主切換邏輯控制電路103防誤切換保障電路102與自主切換邏輯控制電路103連接，防誤切換保障電路102包括系統初上電時的邏輯封鎖電路和發生切換后的邏輯封鎖電路，兩種封鎖信號都輸出至自主切換邏輯控制電路103 ;自主切換邏輯控制電路103根據積分電路的結果確定是否輸出切換指令信號給自主切換驅動電路104，并在上電初期和切換動作完成后受到防誤切換保障電路102的約束；自主切換驅動電路104，對自主切換邏輯控制電路103輸出的切換指令進行功率放大，輸出驅動切換繼電器。上述對主機正常信號的采集電路101通過由阻容件、二極管組成的積分電路，對主機發出的正常信號(持續交變的脈沖信號)進行積分，在高脈沖期間進行充電，在低電平期間通過阻值較高的電阻緩慢泄放，放電速度低于充電速度。其中電容負責對主機發出的正常信號(持續交變的脈沖信號)進行積分，可逐漸積至高電平輸出，二極管負責防止在主機發出低電平時發生快速泄放，而使電壓只能通過大電阻進行緩慢泄放。當連續脈沖的時間間隔適當時，可逐漸積分至高電平輸出；若長時間未接收到高脈沖，則泄放至輸出低電平。通過調節電容、電阻的值，可調節充、放電時間，適應不同的連續脈沖監測。上述防誤切換保障電路102由CR電路和RC電路組成。在上電初期，通過CR電路輸出一個高電平封鎖信號，防止在上電初期，積分電路對主機正常信號的積分尚未積至高電平時發生誤切機；它通過RC電路在切換發生的初期輸出一個低電平，切換完成后，輸出高電平，對自主切機指令進行封鎖，以避免自主切機指令持續有效從而與遙控回切指令發生沖突。上述自主切換邏輯控制電路103由多個或非門電路組成。它接收積分電路輸出的積分結果，若積分結果為高電平，表不主機正常，若積分結果輸出為低電平，表不主機故障，則發出切換指令；但在上電初期，由于積分電路需要一定的時間對主機連續脈沖進行有效積分，因此邏輯控制電路受到封鎖信號約束，不會輸出切換指令；自主切機后，由于積分電路輸出將一直維持在低電平，為了避免自主切換指令與遙控回切指令發生沖突，造成雙方爭切，邏輯控制電路又受到封鎖信號約束，停止輸出切換指令。上述自主切換驅動電路104，它包括兩個功率三極管和匹配電阻，兩個三極管進行串聯冗余，提高電路的可靠性。負責對邏輯控制電路發出的切換指令進行功率放大，輸出信號驅動切換繼電器。上述主機向本裝置發送的正常信號應為連續交變的脈沖信號，例如可以為周期25us的方波信號。占空比可調整，若正脈沖間隔時間短，則積分電路放電時間短，充電至高電平所用的時間少，可快速積至高電平，反之則要花更長的時間達到高電平。自主切換指令輸出驅動能力:50mA.。本發明采用積分電路和自主切換邏輯控制與驅動電路對主機軟硬件健康狀況進行實時監測并實施故障切換，解決了星載雙冗余計算機自主故障診斷與實時切換問題。顯然，本領域的技術人員可以對本發明的主機工作狀態監測及故障自主切換裝置進行各種改動和變形而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變形屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變形在內。
權利要求
1.一種星載雙冗余計算機主機工作狀態監測及故障自主切換裝置，其特征在于，該裝置包括: 對主機正常信號的采集電路[101]對主機發出的連續脈沖信號進行積分，積分結果送至自主切換邏輯控制電路[103];防誤切換保障電路[102]與自主切換邏輯控制電路[103]連接；防誤切換保障電路[102]包括系統初上電時的邏輯封鎖電路和發生切換后的邏輯封鎖電路，兩種封鎖信號都輸出至自主切換邏輯控制電路[103];自主切換邏輯控制電路[103]根據對主機正常信號的采集電路[101]積分電路的結果確定是否輸出切換指令信號給自主切換驅動電路[104]，并在上電初期和切換動作完成后受到防誤切換保障電路[102]的約束；自主切換驅動電路[104]，對自主切換邏輯控制電路[103]輸出的切換指令進行功率放大，輸出驅動切換繼電器。
2.如權利要求1所述的自主切換裝置，其特征在于:所述的對主機正常信號的采集電路[101]通過由阻容件、二極管組成的積分電路，對主機發出的正常信號，即持續交變的脈沖信號進行積分，在高脈沖期間進行充電，在低電平期間通過阻值較高的電阻緩慢泄放，放電速度低于充電速度；當連續脈沖的時間間隔適當時，可逐漸積分至高電平輸出；若長時間未接收到高脈沖，則泄放至輸出低電平。
3.如權利要求1或2所述的自主切換裝置，其特征在于:所述的對主機正常信號的采集電路[101]通過調節電容、電阻的值來調節充、放電時間，用于不同的連續脈沖監測。
4.如權利要求1所述的自主切換裝置，其特征在于:所述的防誤切換保障電路[102]在上電初期，通過CR電路輸出一個高電平封鎖信號；在切換發生的初期，通過RC電路輸出一個低電平信號；切換完成后，輸出高電平，對自主切機指令進行封鎖。
5.如權利要求1所述的自主切換裝置，其特征在于:所述的自主切換邏輯控制電路[103]由多個或非門電路組成；它接收積分電路輸出的積分結果，若積分結果為高電平，表示主機正常，若積分結果輸出為低電平，表示主機故障，則發出切換指令。
6.如權利要求1所述的自主切換裝置，其特征在于:所述的自主切換驅動電路[104]包括兩個功率三極管和匹配電阻；負責對邏輯控制電路發出的切換指令進行功率放大，輸出信號驅動切換繼電器。
全文摘要
本發明涉及航天飛行器電子設備，公開了一種星載雙冗余計算機主機工作狀態監測及故障自主切換裝置，包括對主機正常信號的采集電路[101]與自主切換邏輯控制電路[103]連接；防誤切換保障電路[102]與自主切換邏輯控制電路[103]連接；自主切換邏輯控制電路[103]根據采集電路[101]的積分電路的結果確定是否輸出切換指令信號給自主切換驅動電路[104]。本發明采用具有自主故障診斷與切換功能的電路，可對雙冗余星載計算機實施高可靠切換，解決了星載雙冗余計算機自主運行狀態下故障診斷與處理及工作正常情況下誤切換的問題。
文檔編號G06F11/20GK103116535SQ201110366018
公開日2013年5月22日 申請日期2011年11月17日 優先權日2011年11月17日
發明者蓋建寧, 沈莉, 田文波, 衡崗, 侯建文, 徐博明, 薛震寰 申請人:上海航天測控通信研究所