[发明专利]用于深空探测器的双CPU单总线计算机系统

说明书

技术领域

本发明涉及航天控制设备，特别涉及一种用于深空探测器的双CPU单总线计算机系统。

背景技术

在传统飞行器平台计算机设计及研制中，一般均采用全双机对称冗余的体系结构。即一台主机A加一台设计完全相同的备机B，主备机各包括完整的电源模块、CPU模块和功能模块，双机具有独立的内总线，各自独立工作，只在对外接口处隔离并联。在冷备份状态下，热机的工作状态是由自身看门狗硬件进行监测的，没有独立的监测模块，切换指令也是由热机自身发出的。

由于现有技术的飞行器平台计算机采用全双机对称冗余的体系结构，因而体积过于庞大，对于深空探测器来说，一方面不能实现小型化和轻型化，另一方面，非独立的监测模块也可能影响整机的可靠性。

目前航天控制领域没有发现与本发明类似相关技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

为了解决深空探测器小型化、轻型化、低功耗、自主运行和高可靠的问题，本发明的目的在于提供一种用于深空探测器的双CPU单总线计算机系统。利用本发明，可达到系统小型化的目的，实现系统自主运行，提高系统的可靠性。

为了达到上述发明目的，本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种用于深空探测器的双CPU单总线计算机系统，该装置包括：

电源模块，它包括A机的电源模块和B机电源模块组成双冗余；分别为A、B机的CPU模块提供+5V供电；值班的电源模块为功能模块提供+5V、+12V、-12V供电；B机电源模块为自主监控模块提供+12V供电；

CPU模块，由CPUA板和CPUB板组成双冗余，它包括CPU及其外围电路，负责运行系统软件，输出控制和地址、数据信号，实施对所有功能模块的控制，接收来自功能模块的数据；A机的CPU模块还持续发送表征自身健康的正常脉冲信号；

内总线，它由具有冷机高阻特性的芯片将冷热机CPU模块的控制、地址、数据总线信号进行隔离后，合并成一套总线，连接所有功能模块；

功能模块，包括功能板1和功能板2，它具有各种接口类型，负责完成计算机的各种对外接口功能，在系统内则挂在双机公共内总线上，接受值班CPU模块的控制，其供电是由值班电源模块提供的，通过切换继电器可以在双机电源之间进行切换；

自主监控模块，是独立于A机的电路模块，包括对A机健康信号的监测电路和切机控制电路；负责接收并判别A机CPU模块输出的正常信号，在A机正常信号消失的情况下向切换电路模块发送自主切机指令；

切换模块，它包括对双机电源模块进行开关控制的继电器J1和对功能模块进行供电切换的继电器组J2；两组继电器均可接受直接遥控指令的控制，另外，继电器J1可受到监控模块的自主指令控制，进行开B关A的动作，继电器组J2可受到B机CPU模块自主指令的控制，将功能板供电切换至B机电源。

上述CPU模块为双冗余冷备份，A、B机设计相同，它们各自接收相应的电源模块提供的+5V供电，通过内总线实施对功能模块的控制，并且A机CPU模块向监控模块发送表征健康的正常信号，B机CPU模块在A机故障情况下则向切换模块发送自主切机指令；所述的内总线对CPUA、B模块发出的控制、地址、数据总线信号进行隔离，并合并成一套总线，连接所有功能模块；所述的功能模块完成计算机的各种接口功能，挂在双机公共内总线上，接受值班CPU模块的控制，其供电通过切换模块对A、B机电源模块切换获得；所述的自主监控模块的供电由B机电源模块中的一个常开DC/DC提供，它接收并判别A机CPU模块输出的正常信号，在判定A机故障情况下向切换电路发送自主切机指令；所述的切换模块接收直接遥控指令或者自主监控模块发送的自主切机指令，对A、B机电源模块实施开关控制，即A、B机互斥；接收直接遥控指令或者B机CPU模块发送的自主切换功能板电源指令，对功能模块的供电实施切换。

本发明一种用于深空探测器的双CPU单总线计算机系统，由于采取上述的技术方案，采用双CPU单总线的不完全冗余的体系结构，一方面对核心模块进行了冗余备份，另一方面则可有效减少系统的体积和重量，降低功耗，独立的自主监控模块可进行系统重构，能有效应对空间故障。因此本发明解决了深空探测器小型化、轻型化、低功耗、自主运行和高可靠的问题，达到了如下有益效果：

1.提供了可靠、通用的深空探测飞行器计算机系统冗余模式；

2.可以有效降低系统体积、重量、功耗；

3.可以实现自主运行与故障重构，提高了系统的可靠性。

附图说明