專利名稱：一種基于余數校驗的容錯濾波處理中的多采樣判決方法
技術領域：
本申請涉及容錯信號處理技術，特別是涉及一種基于余數校驗的容錯濾波處理中的多采樣判決方法。
背景技術：
輻射會對設備的性能造成影響，進而可能導致設備的輸出數據出現錯誤。例如，一些衛星上裝載的信號處理設備，常會受到太空輻射的影響而導致信號處理出現錯誤，為了解決這個問題出現了容錯信號處理技術。三模冗余(TMR)技術在輻射環境下的容錯信號處理中得到廣泛應用。TMR使用三個相同模塊對輸入數據進行相同的濾波操作，并在輸出端通過多數選擇器決定最終的輸出，完全消除了單支路故障對信號處理輸出的影響。但在三模冗余技術中，所有的運算及存儲資源消耗都增加到原來的三倍，這使得三模冗余技術在很多資源受限的應用中無法使用，如星載計算平臺上的容錯信號處理等。為此產生基于余數校驗的容錯信號處理技術，進一步的降低了容錯信號處理技術中的資源需求。現有的基于余數校驗的容錯信號處理技術通常使用單采樣判決方式，即將三模冗余中的一條支路變成余數濾波支路，當其他兩個支路處理結果不一致時，將兩個支路的處理結果取余后，與余數濾波支路的結果進行比較，經過一次判斷就選擇正確的處理結果，并判斷出現了故障的支路。但是這種方法有一個缺陷，即當故障支路的錯誤輸出剛好與正確輸出同余時，余數濾波支路無法判斷哪個支路出現了故障，即發生了故障漏檢問題。

發明內容
本申請提供了一種基于余數校驗的容錯濾波處理中的多采樣判決方法，以解決現有技術中基于余數校驗的容錯濾波處理方法中的故障漏檢問題。為了解決上述問題，本申請公開了一種基于余數校驗的容錯濾波處理中的多采樣判決方法，包括S11，將采樣數據分別輸入到第一支路、第二支路和第三支路；S12，第一支路和第二支路的處理步驟包括將所述采樣數據分別進行濾波處理，得到處理后的第一濾波數據和第二濾波數據； 將所述第一濾波數據和第二濾波數據分別對m取余，得到對應第一數據和第二數據，其中m為取余的模數，且m為正整數；S13，針對第三支路，將所述采樣數據輸入基于余數的濾波器中進行濾波處理，得到處理后的基準數據，所述基于余數的濾波器中取余的模數為m ；S14，若第一濾波數據和第二濾波數據不相等，則將第一數據和第二數據分別與基準數據進行比較；
比較的結果包括若第一數據等于基準數據，第二數據不等于基準數據，執行S15 ；若第二數據等于基準數據，第一數據不等于基準數據，執行S16 ；若第一數據等于第二數據等于基準數據，執行S17 ；S15，將第一支路的第一濾波數據作為結果數據輸出；S16，將第二支路的第二濾波數據作為結果數據輸出；S17，將第一濾波數據和第二濾波數據分別存儲到第一緩存和第二緩存中，繼續輸入采樣數據執行Sll到S14，直至第一數據和第二數據中的一個與基準數據不相等為止。優選的，若將第一支路的第一濾波數據作為結果數據輸出，所述的方法還包括將第一緩存中的第一濾波數據輸出，并清空第二緩存中的第二濾波數據。優選的，若將第二支路的第二濾波數據作為結果數據輸出，所述的方法還包括將第二緩存中的第二濾波數據輸出，并清空第一緩存中的第一濾波數據。優選的，所述的濾波器包括FIR濾波器和UR濾波器。優選的，針對第三支路中基于余數的濾波器，將每次參與乘法操作的操作數對m 取余，所述取余后的操作數相乘，將相乘后的結果對m取余得到對應模乘結果。優選的，針對第三支路中基于余數的濾波器，將每次參與加法操作的操作數對m 取余，所述取余后的操作數相加，將相加后的結果對m取余得到對應模加結果。優選的，若第一濾波數據等于第二濾波數據，則第一支路和第二支路的處理均正確，任選一條支路的處理結果作為輸出。優選的，若第一數據、第二數據和基準數據彼此均不相等，則第一支路和第二支路均出現故障。與現有技術相比，本申請包括以下優點首先，本申請中當第一支路濾波輸出和第二支路濾波輸出不相等，但兩條支路取余后的數據相等，無法通過單次采樣判斷出故障支路時，可將數據暫時保存在緩存中，繼續處理其他數據，經過濾波結果的多次判決。直到第一支路和第二支路濾波輸出取余后的數據中的一個與基準數據不相等為止，是一種多采樣判決方法，此時可以判斷出哪條支路出現了故障，哪條支路的處理結果是正確的，不會出現故障漏檢的問題。其次，本申請在暫時無法判斷出故障支路時，可以將數據保存在緩存中，繼續進行數據處理過程，直到判斷出故障支路為止，再將正確支路對應緩存中的數據輸出，并將故障支路對應緩存中的數據清空，整個過程不影響系統總的數據處理速度。再次，現有技術中漏檢概率及容錯技術的資源消耗是彼此矛盾的模數越小，支路運算就越簡單，資源消耗也就越小，但此時故障漏檢率也就越大；反之，模數越大，故障漏檢率越小，但資源消耗會越大。而本申請所述的方法，采用的多采樣判決方法既可以保持小模數所帶來的低資源消耗，又使故障漏檢率大大降低。


圖1是本申請所述基于余數校驗的容錯濾波處理電路結構圖；圖2是本申請實施例所述一種基于余數校驗的容錯濾波處理中的多采樣判決方法流程圖3是本申請優選實施例所述一種基于余數校驗的容錯濾波處理中的多采樣判決方法流程圖。
具體實施例方式為使本申請的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式
對本申請作進一步詳細的說明。參照圖1，給出了本申請所述基于余數校驗的容錯濾波處理電路結構圖。基于余數校驗的容錯濾波處理電路中包括輸入采樣模塊、第一支路、第二支路、第三支路和比較判決模塊。其中，第一支路包括濾波器1和取余子模塊1，第二支路包括濾波器2和取余子模塊2，第三支路包括基于余數的濾波器。輸入采樣模塊分別將采樣數據輸入第一支路、第二支路和第三支路，三個支路分別對采樣數據進行處理，當第一支路和第二支路濾波處理后的濾波數據相等時，兩個支路處理的數據都是正確的，不存在故障支路。當第一支路和第二支路濾波處理后的濾波數據不相等時，即存在故障支路，需要將第一支路和第二支路處理的數據輸入比較判決模塊和第三支路的處理數據進行比較，進而判斷正確的處理結果。具體判斷時，現有技術中將采樣數據通過第一支路和第二支路濾波后再取余，將采樣數據通過第三條支路(即余數濾波支路)中基于余數的濾波器進行濾波處理，則將三條支路的處理結果輸入比較判決模塊中，將第一支路和第二支路取余后的數據分別與第三支路的數據進行比較，經過一次判斷就選擇正確的處理結果，并判斷出現了故障的支路。但若第一支路和第二支路取余后的數據相等，則此時無法判斷哪條支路出現了故障，哪條支路的處理結果是正確的，出現了故障漏檢問題。本申請提供了一種基于余數校驗的容錯濾波處理中的多采樣判決方法，當第一支路濾波輸出和第二支路濾波輸出不相等，但兩條支路濾波輸出取余后的數據相等時，可將數據暫時保存在緩存中，繼續處理其他數據，經過濾波結果的多次判決。直到第一支路和第二支路濾波輸出取余后的數據中的一個與基準數據不相等為止，是一種多采樣判決方法， 此時可以判斷出哪條支路出現了故障，哪條支路的處理結果是正確的，不會出現故障漏檢的問題。參照圖2，給出了本申請實施例所述一種基于余數校驗的容錯濾波處理中的多采樣判決方法流程圖。S11，將采樣數據分別輸入到第一支路、第二支路和第三支路；S12，第一支路和第二支路的處理步驟包括將所述采樣數據分別進行濾波處理，得到處理后的第一濾波數據和第二濾波數據；將所述第一濾波數據和第二濾波數據分別對m取余，得到對應第一數據和第二數據，其中m為取余的模數，且m為正整數；假設，采樣數據為X，第一濾波數據為yi，第二濾波數據為y2，第一數據IV第二數據r2。則第一支路的濾波結果為第一濾波數據yi，第二支路的濾波結果為第二濾波數據y2。第一濾波數據對m取余為(yi) m = Γι第二濾波數據對m取余為(y2) m = r2
其中，m為取余的模數，對m取余即將數據除以m后取余數，例如，將16對5取余， 即(16)5 = 1。S13，針對第三支路，將所述采樣數據輸入基于余數的濾波器中進行濾波處理，得到處理后的基準數據，所述基于余數的濾波器中取余的模數為m ；假設基準數據為r。針對第三支路中基于余數的濾波器，將每次參與乘法操作的操作數對m取余，所述取余后的操作數相乘，將相乘后的結果對m取余得到對應模乘結果。假設，參與乘法操作的操作數分別為ρ和q。則對應模乘結果為((p)mX (q)m)m。針對第三支路中基于余數的濾波器，將每次參與加法操作的操作數對m取余，所述取余后的操作數相加，將相加后的結果對m取余得到對應模加結果。假設，參與加法操作的操作數分別為a和b。則對應模加結果為((a)m+(b)m)m。將所述第一濾波數據yi和第二濾波數據y2進行比較，判斷第一濾波數據Y1是否等于第二濾波數據y2。若第一濾波數據和第二濾波數據不相等，即yi Φ y2，執行S14。若第一濾波數據等于第二濾波數據，即yi = y2，兩個支路的數據都正確，則從第一支路和第二支路中任選一條支路的處理結果作為輸出。S14，將第一數據和第二數據分別與基準數據進行比較；比較的結果包括若第一數據等于基準數據，第二數據不等于基準數據，即巧=r且r2興r，說明第一支路處理結果正確，第二支路出現故障，執行S15 ；若第二數據等于基準數據，第一數據不等于基準數據，即r2 = r且Γι興r，說明第二支路處理結果正確，第一支路出現故障，執行S16 ；若第一數據等于第二數據等于基準數據，即T1 = r2 = r，執行S17 ；若第一數據、第二數據和基準數據彼此均不相等，即Γι興r2興r則第一支路和第二支路均出現故障。S15，將第一支路的第一濾波數據作為結果數據輸出；S16，將第二支路的第二濾波數據作為結果數據輸出；S17，將第一濾波數據和第二濾波數據分別存儲到第一緩存和第二緩存中，繼續輸入其他采樣數據執行Sll到S14，直至第一數據和第二數據中的一個與基準數據不相等為止。步驟S17后，若判斷出第一支路處理結果正確，第二支路出現故障，即將第一支路的第一濾波數據作為結果數據輸出，則將第一緩存中的第一濾波數據輸出，并清空第二緩存中的第二濾波數據。步驟S17后，若判斷出第二支路處理結果正確，第一支路出現故障，即將第二支路的第二濾波數據作為結果數據輸出，則將第二緩存中的第二濾波數據輸出，并清空第一緩存中的第一濾波數據。綜上所述，本申請中當第一支路濾波輸出和第二支路濾波輸出不相等，但兩支路濾波輸出取余后的數據相等時，可將數據暫時保存在緩存中，繼續處理其他數據，經過濾波結果的多次判決。直到第一支路和第二支路濾波輸出取余后的數據中的一個與基準數據不相等為止，是一種多采樣判決方法，此時可以判斷出哪條支路出現了故障，哪條支路的處理結果是正確的，不會出現故障漏檢的問題。參照圖3，給出了本申請優選實施例所述一種基于余數校驗的容錯濾波處理中的多采樣判決方法流程圖。其中，yi為第一濾波數據，則yi[i]為i時刻的第一濾波數據。y2為第二濾波數據， 則72[1]為i時刻的第二濾波數據。巧為第一數據，則巧[1]為i時刻的第一數據。r2為第一數據，則r2[i]為i時刻的第二數據。r為基準數據，則r[i]為i時刻的基準數據。首先，輸入執行比較判決的數據yi [i]、y2[i]、Γι [i]、r2 [i]和r [i]，若判斷yi [i] =Y2 [i]，則任選一條支路作為結果輸出，若判斷Y1 [i] Φ y2 [i]，則繼續執行下一步判斷。若判斷ri[i]興r[i]Ui] =r[i]，則將第二支路作為結果輸出。若判斷ri[i]興r[i]Ui]興r[i]，則兩個支路都出現錯誤。若判斷ri[i] =r[i],J.r2[i]興r [i]，則將第一支路作為結果輸出。若判斷ri[i] =r[i],J.r2[i] = r [i]，則將yi [i]和y2 [i]分別保存到第一緩存 K和第二緩存Iv此時，i = i+l，N++，即輸入下一時刻(i+Ι時刻)的數據，繼續執行上述判斷過程， 直到判斷出rji]和r2[i]其中的一個與r[i]不相等為止，輸出正確支路的結果，完成N+1 個輸出的判決。下面以具體實施中的一種方式論述本申請所述的方法。例如，假設取余的模數m = 7，濾波器為16階FIR濾波器(濾波器系數為h1; 1 = 0，2，…，15)情況下。步驟⑴將采樣數據Xi (i = 0,1,...,-)分別輸入到第一支路、第二支路和第三支路；其中，第一支路和第二支路中包括16階HR濾波器，第三支路中包括一個基于模 7處理的16階FIR濾波器。步驟O)第一支路的16階FIR濾波器工作正常，在η時刻的輸出為
權利要求
1.一種基于余數校驗的容錯濾波處理中的多采樣判決方法，其特征在于，包括 S11，將采樣數據分別輸入到第一支路、第二支路和第三支路；S12，第一支路和第二支路的處理步驟包括將所述采樣數據分別進行濾波處理，得到處理后的第一濾波數據和第二濾波數據； 將所述第一濾波數據和第二濾波數據分別對m取余，得到對應第一數據和第二數據， 其中m為取余的模數，且m為正整數；S13，針對第三支路，將所述采樣數據輸入基于余數的濾波器中進行濾波處理，得到處理后的基準數據，所述基于余數的濾波器中取余的模數為m ；S14，若第一濾波數據和第二濾波數據不相等，則將第一數據和第二數據分別與基準數據進行比較；比較的結果包括若第一數據等于基準數據，第二數據不等于基準數據，執行S15 ； 若第二數據等于基準數據，第一數據不等于基準數據，執行S16 ； 若第一數據等于第二數據等于基準數據，執行S17 ； S15，將第一支路的第一濾波數據作為結果數據輸出； S16，將第二支路的第二濾波數據作為結果數據輸出；S17，將第一濾波數據和第二濾波數據分別存儲到第一緩存和第二緩存中，繼續輸入采樣數據執行Sll到S14，直至第一數據和第二數據中的一個與基準數據不相等為止。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，若將第一支路的第一濾波數據作為結果數據輸出，所述的方法還包括將第一緩存中的第一濾波數據輸出，并清空第二緩存中的第二濾波數據。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，若將第二支路的第二濾波數據作為結果數據輸出，所述的方法還包括將第二緩存中的第二濾波數據輸出，并清空第一緩存中的第一濾波數據。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的濾波器包括HR濾波器和HR濾波器。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，針對第三支路中基于余數的濾波器，將每次參與乘法操作的操作數對m取余，所述取余后的操作數相乘，將相乘后的結果對m取余得到對應模乘結果。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，針對第三支路中基于余數的濾波器，將每次參與加法操作的操作數對m取余，所述取余后的操作數相加，將相加后的結果對m取余得到對應模加結果。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括若第一濾波數據等于第二濾波數據，則第一支路和第二支路的處理均正確，任選一條支路的處理結果作為輸出。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，比較的結果還包括若第一數據、第二數據和基準數據彼此均不相等，則第一支路和第二支路均出現故障。
全文摘要
本申請提供了一種基于余數校驗的容錯濾波處理中的多采樣判決方法，以解決現有技術中基于余數校驗的容錯濾波處理方法中的故障漏檢問題。本申請中當第一支路濾波輸出和第二支路濾波輸出不相等，但兩條支路濾波輸出取余后的數據相等，無法通過單次采樣判斷出故障支路時，可將數據暫時保存在緩存中，繼續處理其他數據，經過濾波結果的多次判決。直到第一支路和第二支路濾波輸出取余后的數據中的一個與基準數據不相等為止，是一種多采樣判決方法，此時可以判斷出哪條支路出現了故障，哪條支路的處理結果是正確的，不會出現故障漏檢的問題。
文檔編號G06F11/00GK102567130SQ20121000394
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月6日 優先權日2012年1月6日
發明者周世東, 楊文慧, 王京, 趙明, 陳翔, 高鎮 申請人:清華大學