一种基于操作系统与总线设计的卫星分系统间互助/自助架构与方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于操作系统与总线设计的卫星分系统间互助/自助架构与方法。架构包括：测控分系统、搭载操作系统并含在轨脚本接收模块的星上分系统、低速总线和高速总线。方法包括：在轨更新脚本与文件编写；格式文件生成；在轨注入至测控分系统；测控分系统分发至目标分系统；判定，为自助则本地执行，为互助则分发至执行分系统；执行分系统执行。本发明专利技术基于星上操作系统与总线设计，实现了星载分系统在轨应用软件便捷修改与更新以及分系统之间的便捷访问、操作与信息共享，通过升级脚本及文件在轨注入实现互助或自助形式的在轨问题信息获取、调试及故障修复，提升卫星软件系统的鲁棒性以及整星的生存能力，具有重要的工程应用价值。程应用价值。程应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于操作系统与总线设计的卫星分系统间互助/自助架构与方法


[0001]本专利技术涉及一种基于操作系统与总线设计的卫星分系统间互助/自助架构与方法，属于卫星系统设计领域。

技术介绍

[0002]目前传统卫星设计方案通常使用卫星星务作为信息中心作为数据转发与逻辑处理中心，关键的遥控指令、遥测信息都需要依靠星务处理。并且当前卫星星务大多采用裸机架构，该架构的应用层与系统层相耦合，应用层出现异常会导致整系统运行异常，无法执行指令并反馈信息，出现异常时在轨调试难度极大。本专利技术在原有系统架构设计的基础上进行改进，引入操作系统，分离了应用逻辑与底层操作系统，结合总线设计，提出了一种基于操作系统与总线设计的卫星分系统间互助(自助)架构与方法，实现了星载分系统在轨应用软件便捷修改与更新以及分系统之间的便捷访问、操作与信息共享，通过升级脚本及文件在轨注入实现互助或自助形式的在轨问题信息获取、调试及故障修复，提升卫星软件系统的鲁棒性以及整星的生存能力，具有重要工程应用价值。。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于操作系统与总线设计的卫星分系统间互助/自助架构与方法。
[0004]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0005]一种基于操作系统与总线设计的卫星分系统间互助/自助架构主要包括：
[0006]测控分系统、搭载操作系统并含在轨脚本接收模块的星上分系统(n个)、低速总线和高速总线。测控分系统通过低速总线与各搭载操作系统并含在轨脚本接收模块的星上分系统相连，各搭载操作系统并含在轨脚本接收模块的星上分系统之间分别通过低速总线与高速总线相连。
[0007]一种基于操作系统与总线设计的卫星分系统间互助/自助方法，其主要步骤如下：
[0008]地面首先根据星上需求完成在轨更新脚本与文件的编写，再依据星地在轨注入格式约定将在轨更新脚本与文件生成相应的在轨注入格式文件，再通过地面站将在轨注入格式文件在轨注入至测控分系统，测控分系统在收到相应的在轨注入格式的指令分发至目标分系统，目标分系统依据星地在轨注入格式约定完成更新脚本与文件的在轨还原，在更新脚本与文件还原完成后根据文件内容对执行分系统进行判定，如果为自助形式，则将文件在本地执行，完成文件在轨更新；如果为互助形式，则根据文件内容将文件分发至执行分系统，执行分系统在收到文件后执行文件，完成文件在轨更新。
[0009]本专利技术与现有技术相比具有的有益效果：
[0010]1.本专利技术不同于传统卫星裸机设计架构，引入操作系统，实现应用层与系统底层分离、解耦，可实现星载分系统在轨应用程序的独立便捷修改与更新；
[0011]2.本专利技术不同于传统卫星分系统之间交互仅限于数据而系统层面隔绝架构，引入高速总线与低速总线设计以及互助机制，打破分系统层面交互壁垒，实现星上各分系统系统层级间便捷访问、操作以及信息共享；
[0012]3.本专利技术基于星上操作系统与总线设计，当分系统软件应用程序故障时，分系统之间可通过脚本实现互助或自助形式的在轨问题信息获取、调试及故障修复，提升卫星软件系统的鲁棒性以及整星的生存能力。
附图说明
[0013]图1是一种基于操作系统与总线设计的卫星分系统间互助/自助实例架构示意图；
[0014]图2是一种基于操作系统与总线设计的卫星分系统间互助/自助方法示意图；
[0015]图3是一种基于操作系统与总线设计的卫星分系统间互助/自助架构与方法的信息流图。
具体实施方案
[0016]图1是一种基于操作系统与总线设计的卫星分系统间互助/自助实例架构，主要包括：测控分系统1、搭载操作系统并含在轨脚本接收模块的星上分系统2(采用星务分系统与智能识别系统作为实例)、低速总线3(采用CAN总线作为实例)和高速总线4(采用Ethernet网络作为实例)。测控分系统1通过CAN总线与各搭载操作系统并含在轨脚本接收模块的星上分系统2星务分系统与智能识别系统及其他分系统相连，各搭载操作系统并含在轨脚本接收模块的星上分系统2星务分系统与智能识别系统及其他分系统之间分别通过低速总线3与高速总线4相连。
[0017]图2是一种基于操作系统与总线设计的卫星分系统间互助/自助方法，包括以下流程：
[0018]地面首先根据星上需求完成在轨更新脚本与文件的编写(S1)，再依据星地在轨注入格式约定将在轨更新脚本与文件生成相应的在轨注入格式文件(S2)，再通过地面站将在轨注入格式文件在轨注入至测控分系统(S3)，测控分系统在收到相应的在轨注入格式的指令分发至目标分系统(S4)，目标分系统依据星地在轨注入格式约定完成更新脚本与文件的在轨还原(S5)，在更新脚本与文件还原完成后根据文件内容对执行分系统进行判定(S6)，如果为自助形式，则将文件在本地执行(S7)，完成文件在轨更新；如果为互助形式，则根据文件内容将文件分发至执行分系统(S8)，执行分系统在收到文件后执行文件(S9)，完成文件在轨更新。
[0019]图3是一种基于操作系统与总线设计的卫星分系统间互助/自助架构与方法的信息流图。具体流程与图2所示一致。
[0020]以下为一种基于操作系统与总线设计的卫星分系统间互助/自助架构与方法应用实例的详细阐述：
[0021]其中搭载操作系统并含在轨脚本接收模块的星上分系统可采用基于ARM Cortex
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A系列的处理器，并搭载嵌入式Linux操作系统，支持网络SSH操作的系统单机，并含有在轨脚本接收模块，这里采用星务分系统与智能识别系统作为实例；测控分系统系统则为传统的测控应答机；低速总线采用CAN总线，高速总线采用Ethernet网。测控分系统通过CAN总线
与各搭载操作系统并含在轨脚本接收模块的星上分系统星务分系统与智能识别系统及其他分系统相连，各搭载操作系统并含在轨脚本接收模块的星上分系统星务分系统与智能识别系统及其他分系统之间分别通过低速总线与高速总线相连。上述架构在引入Linux操作系统以及高低速总线架构后，使得分系统之间除了数据交互之外，可以进行系统层级的访问，使得分系统之间犹如多台电脑之间可以实现互相远程登录、互相访问、互相进行系统层级的各种操作，比如系统更新、文件操作、故障信息主动获取、故障修复等，这样就打破了传统卫星架构下的各分系统之间系统层面的交互壁垒。该架构下互助(自助)机制的具体使用流程如下：首先地面将编写上注脚本、上注程序后按照空间文件格式(一种在轨注入格式)生成相应的空间文件，然后将空间生成在轨注入指令帧，并以遥控指令帧的形式通过地面站发送至卫星的测控分系统；测控分系统在接收到指令帧之后，对其校验后将指令帧通过CAN总线转发至对应的星上分系统星务分系统；星务分系统的在轨脚本接收模块接收完成所有的指令帧之后，将对其进行组包与校验；之后长期运行于系统中的SHELL脚本将对上注的脚本进行调用，其中上注脚本由地面编写，主要包括本地执行部分或者本地执行和异地执行部分，本地执行部分将由上注脚本直接执行，完成自助问题排本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于操作系统与总线设计的卫星分系统间互助/自助架构，其特征在于，该卫星分系统互助/自助架构主要包括：测控分系统(1)、搭载操作系统并含在轨脚本接收模块的星上分系统(2)、低速总线(3)和高速总线(4)；测控分系统(1)通过低速总线与各搭载操作系统并含在轨脚本接收模块的星上分系统(2)相连，各搭载操作系统并含在轨脚本接收模块的星上分系统(2)之间分别通过低速总线(3)与高速总线(4)相连。2.一种使用如权利要求1所述系统实现的基于操作系统与总线设计的卫星分系统间互助/自助方法，其特征在于：地面首先根据星...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴雨凡，庄恒佳，张顾洪，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：