一种微纳卫星星务软件高可靠软件架构设计方法技术

本发明专利技术提供了一种微纳卫星星务软件高可靠软件架构设计方法，包括：将卫星功能划分为多个同步运行的任务，在任务定时器中根据划分好的时间节拍依次发出信号量触发各个任务按照顺序运行；将卫星对运行时限没有要求且与上述同步任务没有共享资源冲突的零散功能单独设计为一个最低优先级周期任务，利用系统定时器周期触发最低优先级周期任务在每个同步任务运行完成后的空闲时间运行；设计同步任务与周期任务间相互监控

【技术实现步骤摘要】
一种微纳卫星星务软件高可靠软件架构设计方法


[0001]本专利技术涉及微纳卫星星务软件设计
，尤其涉及一种微纳卫星星务软件高可靠软件架构设计方法
。

技术介绍

[0002]目前全球商业航天蓬勃发展，对微纳卫星的功能复杂性和研制进度都提出了更高的要求
。
微纳卫星星务软件主要完成整星各分系统的遥测采集并下传
、
遥控处理
、
程控管理
、
能源管理
、
温度管理
、
飞行时序管理
、
设备管理等功能，需要设计多个任务相互配合运行，这样就需要解决任务间共享资源处理冲突保护的问题
。
[0003]目前星务软件设计大多采用互斥信号量的方式对共享资源加以保护，但由于星务软件功能很复杂，需要保护的共享资源较多，在卫星研制进度紧张的情况下难免发生遗漏，从而对卫星的质量留下隐患
。
另外，一旦发生由于在轨单粒子翻转效应引发的共享资源互斥信号量互锁问题会导致卫星任务运行异常
。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术提供一种微纳卫星星务软件高可靠软件架构设计方法，包括：
[0005]步骤一：设计同步任务
[0006]将卫星功能划分为多个同步运行的任务，在任务定时器中根据划分好的时间节拍依次发出信号量触发各个任务按照顺序运行；
[0007]步骤二：设计周期任务
[0008]将卫星对运行时限没有要求且与上述同步任务没有共享资源冲突的零散功能单独设计为一个最低优先级周期任务，利用系统定时器周期触发最低优先级周期任务在每个同步任务运行完成后的空闲时间运行；
[0009]步骤三：设计同步任务与周期任务间相互监控
[0010]在周期任务中将自身的周期任务监控计数清0，同步任务中将周期任务监控计数进行累加1，若周期任务运行监控计数到达预设阈值则说明周期任务已停止运行，立即采取复位措施；
[0011]在同步任务中将自身的同步任务监控计数清0，周期任务中将同步任务监控计数进行累加1，若同步任务运行监控计数到达预设阈值便说明同步任务已停止运行，立即采取复位措施
。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的积极效果是：
[0013]通过采取任务间同步设计解决了多任务间共享资源冲突的问题，通过异构时钟源任务间相互监控的方式，防止了发生某个任务异常停止运行的故障，实现了微纳卫星星务软件的高可靠运行
。
[0014]应当理解，上述
技术实现思路
部分中所描述的内容并非旨在限定本专利技术的实施例的关
键或重要特征，亦非用于限制本专利技术的范围
。
本专利技术的其它特征将通过以下的描述变得容易理解
。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0016]图1为微纳卫星软件功能分解示意图；
[0017]图2为任务定时器时间节拍中断管理示意图；
[0018]图3为星务软件一个运行周期内时序示意图
。
具体实施方式
[0019]下面将参照附图更详细地描述本专利技术的实施例
。
虽然附图中显示了本专利技术的某些实施例，然而应当理解的是，本专利技术可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本专利技术
。
应当理解的是，本专利技术的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本专利技术的保护范围
。
[0020]下面以具体的实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明
。
下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述
。
[0021]本公开实施例提供一种微纳卫星星务软件高可靠软件架构设计方法，包括：
[0022]步骤一：设计同步任务
[0023]将卫星功能划分为多个同步运行的任务，各任务要高内聚且与其他任务间低耦合，任务的执行时间要限制在合理的预估时间内，在任务定时器中根据划分好的时间节拍依次发出信号量触发各个任务按照顺序运行，实现了任务间的同步，由于任务间的运行是根据提前划分好的时间节拍顺序执行的，解决了任务间共享资源使用冲突的问题
。
[0024]具体来说，设计了8个同步任务，包括：设计姿控计算任务，在该任务的开始先完成姿控部组件数据采集功能，再调用姿控计算函数完成姿态和控制量计算；设计姿控输出控制任务，完成姿态控制量的输出；设计遥控任务，实时读取上注的遥控指令并执行；设计程控任务，检测程控指令是否到执行时间，若时间到则执行；设计单机轮询任务，实时读取星上各单机遥测数据；设计遥测打包任务，将整星遥测数据分类打包；设计遥测下传任务，根据卫星帧格式要求将遥测数据通过遥测通道下传；设计健康管理任务，完成能源管理
、
自主控温
、
整星飞行流程管理
、
设备故障管理等功能
。
[0025]步骤二：设计周期任务
[0026]将卫星对运行时限没有要求且与上述同步任务没有共享资源冲突的零散功能单独设计为一个最低优先级周期任务，利用系统定时器周期触发最低优先级周期任务在每个同步任务运行完成后的空闲时间运行；
[0027]该最低优先级周期任务与步骤一中设计的同步任务运行是异步的，但由于该任务功能单一可以容易的识别出与其他任务没有共享资源冲突
。
[0028]具体来说，如图1所示，星务软件共划分9个任务，其中姿控计算任务
、
姿控输出控
制任务
、
单机轮询任务
、
遥测打包任务
、
遥测下行任务
、
遥控任务
、
程控任务和健康管理任务这8个任务采用信号量触发的方式进行调度，零散任务调用操作系统延时函数自我阻塞的形式进行周期调度，即利用系统定时器周期触发运行，8个同步任务和周期任务之间是异步运行的，周期任务优先级设计为最低，即存在8个同步任务打断零散任务运行的工况
。
[0029]如图2所示，同步任务利用任务定时器发出的信号量触发运行，任务定时器节拍中断每
50ms
触发一次，在定时器中断中
0ms
发起姿控计算任务信号量；在
200ms
发起姿控输出控制任务信号量；在
250ms
发起单机轮询任务信号量；在
600ms
发起遥测打包任务信号量；在
650ms
发起健康管理任务信号量；在
750ms
发起遥控任务信号量；在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种微纳卫星星务软件高可靠软件架构设计方法，其特征在于，包括：步骤一：设计同步任务将卫星功能划分为多个同步运行的任务，在任务定时器中根据划分好的时间节拍依次发出信号量触发各个任务按照顺序运行；步骤二：设计周期任务将卫星对运行时限没有要求且与上述同步任务没有共享资源冲突的零散功能单独设计为一个最低优先级周期任务，利用系统定时器周期触发最低优先级周期任务在每个同步任务运行完成后的空...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋庆国，薛淑娟，刘中伟，姜同全，徐影，
申请(专利权)人：山东华宇航天空间技术有限公司，
类型：发明
国别省市：