一种箭载以太网通信方法及通信系统技术方案

一种箭载以太网通信方法及通信系统，包括：飞行控制软件与其他设备均包括至少两路以太网口并挂接在同一交换机上；所述飞行控制软件作为主节点用于发送指令，其他设备作为从节点用于响应所述指令；在以太网通信要求时间精度TAcc＜控制周期T时，采用基于高精度时间戳的箭载冗余以太网可靠通信方法；在以太网通信要求时间精度TAcc≥控制周期T时，采用基于信号量的箭载冗余以太网可靠通信方法。采用本申请中的方案，一旦出现问题能及时切换到备用网络，显著提升了箭载总线通信的可靠性。显著提升了箭载总线通信的可靠性。显著提升了箭载总线通信的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种箭载以太网通信方法及通信系统


[0001]本申请涉及运载火箭通信技术，具体地，涉及一种箭载以太网通信方法及通信系统。

技术介绍

[0002]传统型号的运载火箭通信一般采用CAN总线或者1553B总线进行总线通信，通信速率较低且扩展性不强，箭载以太网具有价格低、扩展性强、传输速率快等优点，但是以太网传输受传输状况和通信协议的影响，可能导致出现丢帧或误码等错误。
[0003]现有技术中存在的问题：
[0004]传统运载火箭飞行控制通信容易出现故障，可靠性不佳。

技术实现思路

[0005]本申请实施例中提供了一种箭载以太网通信方法及通信系统，以解决上述技术问题。
[0006]根据本申请实施例的第一个方面，提供了一种箭载以太网通信方法，包括如下步骤：
[0007]在以太网通信要求时间精度TAcc＜控制周期T时，作为主节点的飞行控制软件按照数据格式完成以太网协议帧的组帧；
[0008]向作为从节点的其他设备发送所述以太网协议帧，接收并校验其他设备响应的以太网协议帧，并在可靠通信全局结构体数组中记录发送时刻和接收时刻的时间戳信息；
[0009]根据定时器中断确定以太网协议帧发送标志有效且当前时间戳信息与发送时刻的时间戳信息之差小于预设阈值TMax、接收标志有效且接收时间戳与发送时间戳的差值小于预设阈值TMax时，判定链路正常；确定以太网协议帧发送标志有效且当前时间戳信息与发送时刻的时间戳信息之差大于等于预设阈值TMax时，若重传次数小于等于预设第一重传次数，切换以太网链路通道重传；若重传次数大于预设第一重传次数，判定链路正常；
[0010]其中，飞行控制软件与其他设备均包括至少两路以太网口并挂接在同一交换机上；所述飞行控制软件作为主节点用于发送指令，其他设备作为从节点用于响应所述指令。
[0011]根据本申请实施例的第二个方面，提供了一种箭载以太网通信方法，包括：
[0012]在以太网通信要求时间精度TAcc≥控制周期T时，作为主节点的飞行控制软件按照数据格式完成以太网协议帧的组帧；
[0013]在重传次数小于等于预设第二重传次数时发送以太网协议帧，根据本次发送的以太网协议帧的类型阻塞信号量数组中的信号量；接收和校验以太网协议帧、以及在校验通过后根据本次以太网协议帧的类型发布信号量数组中的信号量；若在预设阈值TMax内等到信号量则判定链路正常；若在预设阈值TMax内没有等到信号量则重传以太网协议帧；在重传次数大于预设第二重传次数时，判定链路异常；
[0014]其中，飞行控制软件与其他设备均包括至少两路以太网口并挂接在同一交换机
上；所述飞行控制软件作为主节点用于发送指令，其他设备作为从节点用于响应所述指令。
[0015]根据本申请实施例的第三个方面，提供了一种箭载以太网通信系统，包括：飞行控制软件和其他设备，所述飞行控制软件作为主节点用于发送指令，其他设备作为从节点用于响应所述指令；飞行控制软件与其他设备均包括至少两路以太网口并挂接在同一交换机上；
[0016]在以太网通信要求时间精度TAcc＜控制周期T时，作为主节点的飞行控制软件按照数据格式完成以太网协议帧的组帧；
[0017]向作为从节点的其他设备发送所述以太网协议帧，接收并校验其他设备响应的以太网协议帧，并在可靠通信全局结构体数组中记录发送时刻和接收时刻的时间戳信息；
[0018]根据定时器中断确定以太网协议帧发送标志有效且当前时间戳信息与发送时刻的时间戳信息之差小于预设阈值TMax、接收标志有效且接收时间戳与发送时间戳的差值小于预设阈值TMax时，判定链路正常；确定以太网协议帧发送标志有效且当前时间戳信息与发送时刻的时间戳信息之差大于等于预设阈值TMax时，若重传次数小于等于预设第一重传次数，切换以太网链路通道重传；若重传次数大于预设第一重传次数，判定链路正常。
[0019]根据本申请实施例的第四个方面，提供了一种箭载以太网通信系统，包括：飞行控制软件和其他设备，所述飞行控制软件作为主节点用于发送指令，其他设备作为从节点用于响应所述指令；飞行控制软件与其他设备均包括至少两路以太网口并挂接在同一交换机上；
[0020]在以太网通信要求时间精度TAcc≥控制周期T时，作为主节点的飞行控制软件按照数据格式完成以太网协议帧的组帧；
[0021]在重传次数小于等于预设第二重传次数时发送以太网协议帧，根据本次发送的以太网协议帧的类型阻塞信号量数组中的信号量；接收和校验以太网协议帧、以及在校验通过后根据本次以太网协议帧的类型发布信号量数组中的信号量；若在预设阈值TMax内等到信号量则判定链路正常；若在预设阈值TMax内没有等到信号量则重传以太网协议帧；在重传次数大于预设第二重传次数时，判定链路异常。
[0022]采用本申请实施例中提供的箭载以太网通信方法及通信系统，基于箭载冗余以太网机制，增加以太网通信状态实时检测，一旦出现问题能及时切换到备用网络，显著提升了箭载总线通信的可靠性。
附图说明
[0023]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0024]图1示出了本申请实施例一中箭载以太网通信方法实施的流程示意图；
[0025]图2示出了本申请实施例二中箭载以太网通信系统的结构示意图；
[0026]图3示出了本申请实施例三中箭载以太网通信方法实施的流程示意图；
[0027]图4示出了本申请实施例四中箭载以太网通信系统的结构示意图；
[0028]图5示出了本申请实施例五中主从式以太网总线拓扑结构示意图；
[0029]图6示出了本申请实施例五中以太网协议帧多重校验流程示意图。
具体实施方式
[0030]在实现本申请的过程中，专利技术人发现：
[0031]以太网传输尤其是基于UDP的以太网通信是不可靠传输，存在丢帧、错帧和乱帧传输的可能性，因此如果飞行软件要使用以太网传输总线数据尤其是传输控制和时序相关的指令，必需采取多重可靠性保护机制，才能确保总线通信的安全可靠。
[0032]针对上述问题，本申请实施例中提供了一种箭载冗余以太网通信方法，基于箭载实时以太网，具有实时性好、通用性强、可扩展性强、成本低等特点，同时利用采以太网的全双工和冗余链路机制，避免网络上的数据传输冲突，能够检测到丢帧或误码等故障并解决，保证实时以太网通信具有较好的可靠性和较高的实时性。
[0033]本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
[0034]为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种箭载以太网通信方法，其特征在于，包括：在以太网通信要求时间精度TAcc＜控制周期T时，作为主节点的飞行控制软件按照数据格式完成以太网协议帧的组帧；向作为从节点的其他设备发送所述以太网协议帧，接收并校验其他设备响应的以太网协议帧，并在可靠通信全局结构体数组中记录发送时刻和接收时刻的时间戳信息；根据定时器中断确定以太网协议帧发送标志有效且当前时间戳信息与发送时刻的时间戳信息之差小于预设阈值TMax、接收标志有效且接收时间戳与发送时间戳的差值小于预设阈值TMax时，判定链路正常；确定以太网协议帧发送标志有效且当前时间戳信息与发送时刻的时间戳信息之差大于等于预设阈值TMax时，若重传次数小于等于预设第一重传次数，切换以太网链路通道重传；若重传次数大于预设第一重传次数，判定链路正常；其中，飞行控制软件与其他设备均包括至少两路以太网口并挂接在同一交换机上；所述飞行控制软件作为主节点用于发送指令，其他设备作为从节点用于响应所述指令。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，线程1用于按照数据格式完成以太网协议帧的组帧、完成以太网协议帧的发送、以及在可靠通信全局结构体数组中记录发送时刻的时间戳信息；线程2用于接收并校验其他设备响应的以太网协议帧，并在可靠通信全局结构体数组中记录接收时刻的时间戳信息；线程3用于重传以太网协议帧。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设第一重传次数为2*N，N为以太网冗余链路通道数量。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可靠通信全局结构体数组用于存放M个结构体，每个结构体对应一条以太网协议帧，结构体至少包括发送时间戳信息、发送标志、接收时间戳信息、接收标志、以太网通道、重传次数、指令类型、指令内容；在准备以太网协议帧时发送标志有效、接收标志无效；在接收到以太网协议帧并校验通过时接收标志有效。5.一种箭载以太网通信方法，其特征在于，包括：在以太网通信要求时间精度TAcc≥控制周期T时，作为主节点的飞行控制软件按照数据格式完成以太网协议帧的组帧；在重传次数小于等于预设第二重传次数时发送以太网协议帧，根据本次发送的以太网协议帧的类型阻塞信号量数组中的信号量；接收和校验以太网协议帧、以及在校验通过后根据本次以太网协议帧的类型发布信号量数组中的信号量；若在预设阈值TMax内等到信号量则判定链路正常；若在预设阈值TMax内没有等到信号量则重传以太网协议帧；在重传次数大于预设第二重传次数时，判定链路异常；其中，飞行控制软件与其他设备均包括至少两路以太网口并挂接在同一交换机上；所述飞行控制软件作为主节点用于发送指令，其他设备作为从节点用于响应所述指令。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李浩，张亚琳，胡骁，潘彦鹏，张雪婷，陈旭东，吕瑞，涂海峰，严大卫，陈喆，葛云鹏，梁卓，宋志国，年永尚，阳丰俊，蔡亚楠，王凯旋，李迎博，薛晨琛，杨立杰，谭黎立，李烨，丁禹，赵楠，陈铁凝，郝仁杰，邱岳诗，孟文霞，谭清科，姜春旺，杜肖，
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：