一种箭载全三模冗余计算机体系架构制造技术

本发明专利技术提供了一种箭载全三模冗余计算机体系架构，该计算机体系架构包括：三选二复位选择电路及三个单模计算机，其中，三选二复位选择电路的三个输入端分别与三个单模计算机连接，三个输出端分别与三个单模计算机的复位端口连接；当任一单模计算机发生故障时，另外两个单模计算机向三选二复位选择电路发送当前故障单模计算机的复位信号，以使三选二复位选择电路向当前故障单模计算机的复位端口发送复位控制信号，实现当前故障单模计算机复位。本发明专利技术实现三选二的单模计算机可互相投票进行复位重构的机制，电路设计安全可靠，提升了系统智能化程度；通过实现箭载计算机体系的全三模冗余，满足运载火箭及可回收运载器飞行控制的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种箭载全三模冗余计算机体系架构
本专利技术涉及运载火箭电气系统
，具体涉及一种箭载全三模冗余计算机体系架构。
技术介绍
箭载计算机是运载火箭(或导弹武器)电气系统的核心装置，由于运载火箭(或导弹武器)本身的研制及生产成本较高，要求箭载计算机的飞行可靠性极高，为了研制可靠的箭载计算机，计算机的体系架构随之进行了改进，出现了冗余体系架构，主要为多模冗余，包括双模冗余、三模冗余、二乘二取二冗余、以及更多模的冗余，其中三模冗余作为一种经典常用的架构在箭载计算机中常被采用。在传统的箭载三模冗余计算机方案设计中，核心处理单元架构随着运载火箭控制算法的日益复杂和制导精度的日益提高，但是，由于传统的箭载三模冗余计算机架构在仲裁判断及对外通讯均为单点故障模式，无法满足未来箭载计算机的计算精准度及数据处理高可靠性的要求。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种箭载全三模冗余计算机体系架构，解决现有技术中存在仲裁判断及对外通讯均为单点故障模式，无法满足未来箭载计算机的计算精准度及数据处理高可靠性的要求。根据第一方面，本专利技术实施例提供了一种箭载全三模冗余计算机体系架构，包括：三选二复位选择电路及三个单模计算机，其中，所述三选二复位选择电路的三个输入端分别与所述三个单模计算机连接，三个输出端分别与所述三个单模计算机的复位端口连接；当任一单模计算机发生故障时，另外两个单模计算机向所述三选二复位选择电路发送当前故障单模计算机的复位信号，以使所述三选二复位选择电路向当前故障单模计算机的复位端口发送复位控制信号，实现当前故障单模计算机复位。可选地，所述三选二复位选择电路包括：与所述三个单模计算机一一对应设置的三个三选二逻辑电路，三选二逻辑电路的输出端与单模计算机的复位端口连接，三选二逻辑电路的三个输入端分别与三个单模计算机连接，用于接收各单模计算机发送的与其对应设置的单模计算机的复位信号，当任意两个输入端接收到复位信号时，控制与其对应设置的单模计算机复位。可选地，所述三选二逻辑电路由三个与门构成。可选地，所述三个单模计算机之间采用高速总线两两相连，实现任意两个单模计算机之间的数据通信。可选地，所述单模计算机内置有，处理器、分频电路、同步电路，其中，所述分频电路外接第一时钟信号，并将所述第一时钟信号分频后分别发送给各单模计算机的同步电路；所述同步电路根据各分频电路发送的第一时钟信号，生成同步中断控制信号发送至处理器，以使各单模计算机的处理器接收的第二时钟信号保持同步。可选地，所述单模计算机通过MPSoC芯片实现。可选地，所述单模计算机还包括：多个数据存储模块，各所述数据存储模块与所述单模计算机MPSoC芯片连接，用于根据不同预设数据类型存储所述单模计算机对应的数据。可选地，所述单模计算机还包括：接口模块，所述接口模块用于实现各单模计算机之间的数据通信以及各单模计算机与外部设备的数据通信。可选地，所述接口模块包括：双CAN总线接口、高速双以太网口、光电隔离IO接口、机外高速总线接口、机外普通接口、机内高速总线接口、机内普通接口。可选地，本专利技术实施例提供的箭载全三模冗余计算机体系架构，还包括：通过光电接口实现与机外高速总线接口的连接。可选地，本专利技术实施例提供的箭载全三模冗余计算机体系架构，还包括：通过高速串行收发器实现所述高速总线的协议。本专利技术技术方案，具有如下优点：本专利技术实施例提供了一种箭载全三模冗余计算机体系架构，通过三选二复位选择电路，实现三选二的单模计算机可互相投票进行复位重构的机制，即保证了任意一个计算机的故障都可以通过另外两个计算的投票少数服从多数的方式进行故障复位，又保证了任意故障的一模计算机都不能误复位其他二模的计算机，保证了系统复位重构的可靠性；并且电路设计安全可靠，提升了系统智能化程度；通过实现箭载计算机体系的全三模冗余，满足运载火箭及可回收运载去飞行控制的要求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例中的箭载全三模冗余计算机体系架构的示意图；图2为本专利技术实施例中的三选二复位选择电路的连接示意图；图3为本专利技术实施例中的三选二复位选择的示意图；图4为本专利技术实施例中的主控模块时钟同步的示意图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。本专利技术实施例提供的箭载全三模冗余计算机体系架构基于以下场景，即由于运载火箭(或导弹武器)本身的研制及生产成本较高，加之卫星、飞船等载荷更加昂贵，要求箭载计算机的飞行可靠性达到0.999甚至更高。为了研制可靠的箭载计算机，计算机的体系架构随之进行了改进，出现了冗余体系架构，主要为多模冗余，包括双模冗余、三模冗余、二乘二取二冗余、以及更多模的冗余。其中三模冗余作为一种经典常用的架构在箭载计算机中常被采用。传统箭载三模冗余计算机结构存在如下缺点：采用的传统单核数字信号处理(DigitalSignalProcessing，简称DSP)或基于SPRC架构的系统级芯片(SystemonChip，简称SoC)计算能力有限，无法满足可回收运载火箭对控制算法的强实时性和制导精度的高精确性；传统的DSP或SoC本身的主频较低，一般只有几百MHz，同时配备的内存较小，最大只有几十Mb大小，也一定程度上限制了箭载计算机的整体性能；传统计算机中DSP或SoC之间的通讯一般采用低速总线或双口随机存取存储器(RandomAccessMemory，简称RAM)实现，数据带宽较低，存在一定的延时，限制了数据处理的实时性；DSP或SoC中运行的软件多为嵌入式软件，不具备运行操作系统的平台，限制了大型复杂的软件算法发挥优势的机会；冗余计算机中用于仲裁判断以及对外通讯的现场可编程逻辑门阵列(FieldProgrammableGateArray，简称FPAG)为单点，一旦失效，整个箭载计算机甚至运载火箭都会发生失败。本专利技术实施例提供了一种箭载全三模冗余计算机体系架构，如图1所示，箭载全三模冗余计算机架构采用三个完全独立的以MPSoC芯片为核心的模组组成。每个模组为一个功能独立的计算机系统，包括最小单模计算机及对外接口，三个单模计算机之间采用高速总线两两相连，实现任意两个单模计算机之间的数据通信，在MPSoC中部署基于大型嵌入式实时操作系统的飞行控制软件系统。需要说明的是，本专利技术实施例中举例说明单模计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种箭载全三模冗余计算机体系架构，其特征在于，包括：三选二复位选择电路及三个单模计算机，其中，/n所述三选二复位选择电路的三个输入端分别与所述三个单模计算机连接，三个输出端分别与所述三个单模计算机的复位端口连接；/n当任一单模计算机发生故障时，另外两个单模计算机向所述三选二复位选择电路发送当前故障单模计算机的复位信号，以使所述三选二复位选择电路向当前故障单模计算机的复位端口发送复位控制信号，实现当前故障单模计算机复位。/n

【技术特征摘要】
1.一种箭载全三模冗余计算机体系架构，其特征在于，包括：三选二复位选择电路及三个单模计算机，其中，
所述三选二复位选择电路的三个输入端分别与所述三个单模计算机连接，三个输出端分别与所述三个单模计算机的复位端口连接；
当任一单模计算机发生故障时，另外两个单模计算机向所述三选二复位选择电路发送当前故障单模计算机的复位信号，以使所述三选二复位选择电路向当前故障单模计算机的复位端口发送复位控制信号，实现当前故障单模计算机复位。


2.根据权利要求1所述的箭载全三模冗余计算机体系架构，其特征在于，所述三选二复位选择电路包括：与所述三个单模计算机一一对应设置的三个三选二逻辑电路，三选二逻辑电路的输出端与单模计算机的复位端口连接，三选二逻辑电路的三个输入端分别与三个单模计算机连接，用于接收各单模计算机发送的与其对应设置的单模计算机的复位信号，当任意两个输入端接收到复位信号时，控制与其对应设置的单模计算机复位。


3.根据权利要求2所述的箭载全三模冗余计算机体系架构，其特征在于，所述三选二逻辑电路由三个与门构成。


4.根据权利要求1所述的箭载全三模冗余计算机体系架构，其特征在于，所述三个单模计算机之间采用高速总线两两相连，实现任意两个单模计算机之间的数据通信。


5.根据权利要求1所述的箭载全三模冗余计算机体系架构，其特征在于，所述单模计算机内置有，处理器、分频电路、同步电路，其中，
所述分频电...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭小波，徐国光，江良伟，
申请(专利权)人：北京星际荣耀空间科技有限公司，北京星际荣耀科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11