一种通用化航天器综合电子系统技术方案

一种通用化航天器综合电子系统，包括应用层、中间件层、操作系统层、资源服务层。应用层为综合电子系统顶层管理和任务功能的具体实现，包含多个时间、空间隔离的分区，应用层的管理、任务处理功能在各分区中实现；中间件层为应用层的提供分区管理、分区通信服务、操作系统通用服务及扩展公共服务等；操作系统层为中间件层提供运行环境，向上提供分区管理、分区通信及系统通用服务；资源服务层为操作系统及CPU提供驱动，为操作系统提供硬件访问接口。本发明专利技术利用中间件层、操作系统层、资源服务层向下层层隔离，使系统具有很好的可移植性，应用层的分区架构提高了系统的安全性、可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种通用化航天器综合电子系统
本专利技术属于航天器总体设计领域，涉及一种通用化航天器综合电子系统。
技术介绍
目前，国内大部分航天器的电子系统仍然处于分立式设计阶段，即每一个功能单元均为单独研制满足一定功能的单机或分系统，再通过电缆或总线一个一个的连接起来。一般基于电磁兼容设计和热设计考虑，每一单机或分系统均自成“方圆”。采用分立式设计的航天器电子系统，硬件冗余资源较多，设备数量大、种类多，具体功能实现需针对每个设备单独设计，当硬件部分修改、接口关系改变或系统功能变化时，需要重新设计，工作量较大。对于使用了1553B总线架构设计的电子系统，实现了部分综合化设计，但分系统设备仍在各自的硬件平台上分别设计，减重减耗效果有限，且功能实现模块与硬件平台联系紧密，不利于其重用。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种通用化航天器综合电子系统，可以将航天器该系统采用分层设计，层与层之间采用标准接口，将应用层功能模块与硬件、操作系统隔离，提高应用层功能模块的设计效率及通用性，应用层通过分区隔离及关键模块备份确保安全、可靠运行。本专利技术的技术解决方案是：一种通用化航天器综合电子系统，包括：应用层、中间件层、操作系统层、资源服务层；应用层、中间件层、操作系统层位于CPU上；应用层中设有多个分区，包括：管理分区、任务功能分区、公共功能分区，应用层中多个分区的时间和空间隔离；应用层能够调用中间件层的接口；中间件层能够为应用层的各分区提供标准接口；中间件层能够调用操作系统层的接口；操作系统层，为中间件层提供运行环境，并提供分区管理、分区通信服务、操作系统通用服务接口；操作系统层能够调用资源服务层的接口；资源服务层，为操作系统层提供硬件访问接口，并对CPU和操作系统层提供驱动。应用层，包括：分区管理模块、任务功能模块、管理功能模块、公共功能模块；分区管理模块布置于每个分区中，任务功能模块、管理功能模块、公共功能模块分别位于每个分区中；分区管理模块为任务功能模块、管理功能模块、公共功能模块提供运行环境，管理分区内资源，并对分区内的工作进程进行调度管理，实现分区内及分区间通信；任务功能模块根据航天器需求，受管理功能模块管理；公共功能模块为任务功能模块提供可共用数据处理服务；管理功能模块能够采集任务功能模块、管理功能模块、公共功能模块的状态数据，根据状态数据进行健康管理，并为任务功能模块、管理功能模块、公共功能模块进行参数配置；公共功能模块，将任务功能模块、管理功能模块中可共用的功能进行归纳，为任务功能模块、管理功能模块提供数据处理服务；分区管理模块能够调用中间件层的接口。所述的应用层任务功能模块，根据不同的航天器，其任务功能随之调整，利用有向图理论算法对任务功能进行结构分层，使同层内任务功能模块无需进行数据交互，分层后，只在层间存在接口，以便于系统的功能扩展和剪裁。应用层位于系统的顶层，基于高可靠分区操作系统，其功能模块分为四类，分别为分区管理模块、任务功能模块、管理功能模块、公共功能模块，每类模块在系统中包含若干个，分区管理模块布置于每个分区上，任务功能模块布置于任务功能分区，管理功能模块布置于管理功能分区，公共功能模块布置于公共功能分区中，对于任务功能模块、管理功能模块、公共功能模块在同一硬件模块或不同硬件模块分区中进行备份。中间件层位于应用层及操作系统层之间，中间件层包含三个组件，分别为操作系统抽象组件、通信服务组件、扩展公共服务组件，操作系统抽象组件将操作系统针对上层的接口服务进行封装，通过封装后接口服务API与应用层进行交互，通信服务组件为各分区内及分区之间提供多种通信方式及调度管理服务；扩展公共服务组件为各分区功能模块提供操作系统不具备、应用层有需求的公共服务，能够根据具体需求进行选择、配置。操作系统层位于中间件层与资源服务层之间，为核心操作系统，能够对分区时间、空间管理；对各分区运行的调度表进行管理；对分区内、分区间通信管理；为中间件层提供运行环境，提供进程管理、中断管理、健康管理、时间管理操作系统通用服务。资源服务层位于系统的最底层，与硬件进行直接交互，包含核心驱动组件和其他驱动组件，核心驱动组件为核心驱动程序，完成CPU及相关最小系统硬件的初始化配置，完成操作系统的配置、初始化、引导和运行，向操作系统层提供硬件设备抽象接口；其他驱动组件为其他硬件驱动程序，完成系统其他硬件设备的驱动程序，向上层操作系统提供硬件设备抽象接口，其他驱动组件不限于CPU及CPU所在硬件模块，还包含系统中射频硬件驱动程序。所述中间件层为应用层的各分区提供的标准接口，包括分区管理、分区通信服务、操作系统通用服务、扩展公共服务标准接口。所述操作系统层为中间件层提供的接口，包括分区管理、分区通信服务、操作系统通用服务接口；操作系统层能够调用资源服务层的接口。应用层为综合电子系统顶层管理和任务功能的实现层。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)本专利技术提出一种通用化航天器综合电子系统，基于通用开放架构进行分层设计，可将航天器上运算处理集中的功能综合至应用层，中间件层、操作系统层、资源服务层之间采用标准接口，向下层层隔离，使应用层模块与底层硬件、操作系统隔离，提高了系统的可移植性；(2)本专利技术系统中采用中间件层，将顶层各功能模块与底层硬件、操作系统隔离，为应用层提供标准接口，方便其数据交互和对底层资源访问，利用扩展公共服务组件简化应用层功能模块的实现过程，提高系统整体设计效率；(3)本专利技术采用分区隔离架构，各应用层功能模块只能在分区内分配的时间内运行，且只可访问分区内地址空间，对关键功能模块进行备份，在实现功能高度集成的同时确保安全、可靠运行。附图说明图1为本专利技术系统组成示意图；图2为本专利技术应用层任务功能分层示意图；具体实施方式下面结合附图和具体实施对本专利技术作进一步详细的描述。一种通用化航天器综合电子系统，包括应用层、中间件层、操作系统层、资源服务层。应用层为综合电子系统顶层管理和任务功能的具体实现，包含多个时间、空间隔离的分区，应用层的管理、任务处理功能在各分区中实现；中间件层为应用层的提供分区管理、分区通信服务、操作系统通用服务及扩展公共服务等；操作系统层为中间件层提供运行环境，向上提供分区管理、分区通信及系统通用服务；资源服务层为操作系统及CPU提供驱动，为操作系统提供硬件访问接口。本专利技术利用中间件层、操作系统层、资源服务层向下层层隔离，使系统具有很好的可移植性，应用层的分区架构提高了系统的安全性、可靠性。本专利技术的一种通用化航天器综合电子系统，其特征在于包括：应用层、中间件层、操作系统层、资源服务层；应用层、中间件层、操作系统层位于CPU上；应用层为综合电子系统顶层管理和任务功能的具体实现，应用层中设有多个分区，包括：管理分区、任务功能分区、公共功能分区，应用层中多个分区的时间和空间隔离；应用层能够调用中间件层的接口；中间件层能够为应用层的各分区提供分区管理、分区通信服务、操作系统通用服务、扩展公共服务标准接口；中间件层能够调用操作系统层的接口；操作系统层，为中间件层提供运行环境，并提供分区管理、分区通信服务、操作系统通用服务等接口；操作系统层能够调用资源服务层的接口；资源服务层，为操作系统层提供硬件访问接口，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通用化航天器综合电子系统，其特征在于包括：应用层、中间件层、操作系统层、资源服务层；应用层、中间件层、操作系统层位于CPU上；应用层中设有多个分区，包括：管理分区、任务功能分区、公共功能分区，应用层中多个分区的时间和空间隔离；应用层能够调用中间件层的接口；中间件层能够为应用层的各分区提供标准接口；中间件层能够调用操作系统层的接口；操作系统层，为中间件层提供运行环境，并提供分区管理、分区通信服务、操作系统通用服务接口；操作系统层能够调用资源服务层的接口；资源服务层，为操作系统层提供硬件访问接口，并对CPU和操作系统层提供驱动。

【技术特征摘要】
1.一种通用化航天器综合电子系统，其特征在于包括：应用层、中间件层、操作系统层、资源服务层；应用层、中间件层、操作系统层位于CPU上；应用层中设有多个分区，包括：管理分区、任务功能分区、公共功能分区，应用层中多个分区的时间和空间隔离；应用层能够调用中间件层的接口；中间件层能够为应用层的各分区提供标准接口；中间件层能够调用操作系统层的接口；操作系统层，为中间件层提供运行环境，并提供分区管理、分区通信服务、操作系统通用服务接口；操作系统层能够调用资源服务层的接口；资源服务层，为操作系统层提供硬件访问接口，并对CPU和操作系统层提供驱动。2.根据权利要求1所述的一种通用化航天器综合电子系统，其特征在于：应用层，包括：分区管理模块、任务功能模块、管理功能模块、公共功能模块；分区管理模块布置于每个分区中，任务功能模块、管理功能模块、公共功能模块分别位于每个分区中；分区管理模块为任务功能模块、管理功能模块、公共功能模块提供运行环境，管理分区内资源，并对分区内的工作进程进行调度管理，实现分区内及分区间通信；任务功能模块根据航天器需求，受管理功能模块管理；公共功能模块为任务功能模块提供可共用数据处理服务；管理功能模块能够采集任务功能模块、管理功能模块、公共功能模块的状态数据，根据状态数据进行健康管理，并为任务功能模块、管理功能模块、公共功能模块进行参数配置；公共功能模块，将任务功能模块、管理功能模块中可共用的功能进行归纳，为任务功能模块、管理功能模块提供数据处理服务；分区管理模块能够调用中间件层的接口。3.根据权利要求1所述一种通用化航天器综合电子系统，其特征在于：所述的应用层任务功能模块，根据不同的航天器，其任务功能随之调整，利用有向图理论算法对任务功能进行结构分层，使同层内任务功能模块无需进行数据交互，分层后，只在层间存在接口，以便于系统的功能扩展和剪裁。4.根据权利要求1所述一种通用化航天器综合电子系统，其特征在于：应用层位于系统的顶层，基于高可靠分区操作系统，其功能模块分为四类，分别为分区管理模块、任务功能模块、管理功能模块、公共功能模块，每类模块在系统中包含若干个，分区管理模块布置于每个分区上，任务功能模块布置于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凤，姚国伟，吴新峰，王倩，曹建文，顾鑫，邓志均，岑小锋，
申请(专利权)人：中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11