一种天线控制单元双机热备切换控制方法技术

本发明专利技术公开了一种天线控制单元双机热备切换控制方法，涉及卫星遥感与航天测控领域。该方法结合硬件切换模式和软件切换模式优点的可用于快速运动天线ACU双机热备切换的控制方法，通过采用故障检测分级评分机制、网络通信和RS422通信两条专用心跳通道对软件和硬件进行检测、网络接口进行数据同步、全自动实时切换逻辑判断的双机热备平稳切换控制方法，实现ACU双机实时在线平滑无扰动切换，提高伺服系统的可靠性，满足系统“无人值守，自动化运行”需求。本发明专利技术具有天线不停机全自动自主切换、算法简单、便于工程实现等优点。便于工程实现等优点。便于工程实现等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种天线控制单元双机热备切换控制方法


[0001]本专利技术涉及卫星遥感与航天测控领域，特别是指一种天线控制单元双机热备快速切换控制方法，可用于卫星遥感、测控天线设备中的天线控制单元双机热备份快速无缝切换控制。

技术介绍

[0002]天线控制单元(ACU)作为卫星遥感与测控天线设备的重要组成部分，根据天线系统的工作高可靠性要求，按照对称式冗余化结构设计，采用ACU双机热备份控制模式。两套天线控制计算机软硬件对称独立，工作时互为主、备用关系，两套计算机保持相互间在线的同步数据交换，当主用系统出现故障时，备用系统可随时自动切入工作，这样可减小ACU的失效率，提高ACU设备的可靠性。
[0003]天线控制单元双机热备份应用在航天测控领域天线设备中应用广泛，双机热备的故障检测和双机切换设计是实现热备切换的关键点。目前实现天线控制单元双机热备份的解决方法有“天线伺服系统天线控制单元双机热备份”(河北省科学院学报，2012,(4)期，田景兵等)、“动态跟踪条件下船载ACU双机平稳切换功能的实现”(计算机测量与控制,2021，29(4)，张皓等)。其中，第一篇文献采用基于PCC软件控制的ACU双机热备实现方法，这种方法主要是针对低速度的大口径天线运行进行设计的；ACU自动切换时机逻辑判断较为简单；对故障没有分级机制，只有故障状态和正常状态，不能根据故障等级的差异进行主备切换的决策。
[0004]第二篇文献采用基于切换控制单元的ACU双机热备硬件切换控制方法针对测量船上的船载ACU双机热备设计，提出了采用记忆跟踪+差分叠加指令平滑处理的方式基本实现动态跟踪条件下ACU双机切换，但是该方法不能完实现全自动化的双机切换，实时性方面欠缺；系统硬件相对复杂，需要切换控制单元硬件设备，通过继电器切换实现热备份，对数字和模拟信号传输会产生干扰。

技术实现思路

[0005]本专利技术为了避免上述
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中的不足之处，提出一种结合硬件切换模式和软件切换模式优点的可用于快速运动天线ACU双机热备切换的控制方法，通过采用故障检测分级评分机制、网络通信和RS422通信两条专用心跳通道对软件和硬件进行检测、网络接口进行数据同步、全自动实时切换逻辑判断的双机热备平稳切换控制方法，实现ACU双机实时在线平滑无扰动切换，提高伺服系统的可靠性，满足系统“无人值守，自动化运行”需求。
[0006]本专利技术解决的技术问题主要由以下技术方案实现：
[0007]一种天线控制单元双机热备切换控制方法，包括以下步骤：
[0008](1)启动两套天线控制单元的计算机及监控软件和外部设备；
[0009](2)两套天线控制单元计算机启动后，启动速度快的天线控制单元计算机自动判为主机，另一个为备机；
[0010](3)主机、备机分别实时接收外部设备的各状态数据，并计算闭环参数；
[0011](4)主机、备机分别从站监控计算机处接收轨道预报点位数据文件；
[0012](5)两套天线控制单元的计算机均通过网络通信和RS422通信两条专用心跳通道对软件和硬件进行检测，实时检测两条心跳通道接收数据的一致性；
[0013](6)两套天线控制单元的计算机均通过网络通信进行数据同步，这些数据包括设备工作状态、设备健康度评分、设备参数、控制命令；
[0014](7)采用一个独立的仲裁控制器，对主机、备机的健康情况进行监视和判决，并在设定的判决条件下在主、备机之间进行切换；
[0015](8)主机和备机在双机数据同步过程中，每个天线控制单元根据故障分级评分机制实时对自身健康度进行评分，给出主机、备机的健康度值；
[0016](9)两套天线控制单元之间通过网络进行实时信息传送，主机在线工作时，备机实时监控主机的状态信息，当发现出现软件、硬件异常或接口故障时，备机主动申请成为主机，实现自动切换控制。
[0017]进一步地，利用天线驱动单元中的DSP作为仲裁控制器，主机、备机分别通过独立的RS422串行通信接口与DSP进行通信。
[0018]进一步地，两套天线控制单元通过网络通信进行数据同步；在正常情况下，主机执行天线控制任务，备机不执行天线控制任务，只是进行闭环数据计算，并不输出控制命令；两套天线控制单元之间通过一条单独的网络电缆连接，主机的各种配置数据通过该网络电缆发送给备机，使得两套天线控制单元的配置同步；一旦主机发生故障，备机将利用相同的配置继续提供天线控制。
[0019]进一步地，步骤(7)中，设定的判决条件包括：
[0020]1)主机因硬件故障引起死机；
[0021]2)主机因软件系统故障引起死机；
[0022]3)主机应用程序因故障退出；
[0023]4)主机与位置编码单元设备CAN通信接口故障离线；
[0024]5)主机与天线驱动单元设备RS422通信接口故障离线；
[0025]6)主机与跟踪接手机设备RS422通信接口故障离线；
[0026]7)主机与时统设备接口故障；
[0027]8)主机与站监控计算机网络接口故障；
[0028]9)主机与数据传输计算机网络接口故障；
[0029]10)主机与备机数据同步网络接口故障；
[0030]11)主机与备机数据同步RS422通信接口故障。
[0031]从上面的描述可以看出，本专利技术与
技术介绍
相比的有益效果是：
[0032](1)本专利技术采用网络通信和RS422通信两条专用心跳通道来进行心跳检测，保证心跳通道的高可靠性和安全性。
[0033](2)本专利技术采用ACU主备机故障健康度评分机制，保证了ACU主备切换的准确性，防止出现双主或双备的情况。
[0034](3)本专利技术利用现有设备，仅增加一台ACU设备，完全通过软件实现双机热备份设计。
[0035](4)本专利技术采用的方法具有天线不停机全自动自主切换特点。
[0036](5)本专利技术采用的方法具有算法简单、设计简便、便于工程实现等特点。
附图说明
[0037]图1为本专利技术的天线控制单元双机热备原理框图。
[0038]图2为本专利技术的天线控制单元双机热备仲裁器功能组成图。
具体实施方式
[0039]下面结合附图和具体实施例描述本专利技术：
[0040]如图1和2所示，一种天线控制单元双机热备快速切换控制方法，包括以下步骤：
[0041]1)启动两套ACU计算机及监控软件及外部设备；
[0042]2)两套ACU计算机启动，启动速度快的ACU设备，自动判为主机，定义为A机(主机)，另一个为B机(备机)；
[0043]3)A机(主机)、B机(备机)分别实时接收外部设备各状态数据并计算闭环参数；
[0044]4)A机(主机)、B机(备机)分别和站监控计算机连接，并通过FTP接收轨道预报点位数据文件；
[0045]5)心跳监控机制：ACU双机通过网络通信和RS422通信两条专用心跳通道对软件和硬件进行检本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天线控制单元双机热备切换控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)启动两套天线控制单元的计算机及监控软件和外部设备；(2)两套天线控制单元计算机启动后，启动速度快的天线控制单元计算机自动判为主机，另一个为备机；(3)主机、备机分别实时接收外部设备的各状态数据，并计算闭环参数；(4)主机、备机分别从站监控计算机处接收轨道预报点位数据文件；(5)两套天线控制单元的计算机均通过网络通信和RS422通信两条专用心跳通道对软件和硬件进行检测，实时检测两条心跳通道接收数据的一致性；(6)两套天线控制单元的计算机均通过网络通信进行数据同步，这些数据包括设备工作状态、设备健康度评分、设备参数、控制命令；(7)采用一个独立的仲裁控制器，对主机、备机的健康情况进行监视和判决，并在设定的判决条件下在主、备机之间进行切换；(8)主机和备机在双机数据同步过程中，每个天线控制单元根据故障分级评分机制实时对自身健康度进行评分，给出主机、备机的健康度值；(9)两套天线控制单元之间通过网络进行实时信息传送，主机在线工作时，备机实时监控主机的状态信息，当发现出现软件、硬件异常或接口故障时，备机主动申请成为主机，实现自动切换控制。2.根据权利要求1所述的一种天线控制单元双机热备快速切换控制方...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔建江，张冰，王京城，张鑫波，张少辉，霍克强，李印涛，高志明，詹英，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：