[发明专利]基于时间确定性网络的分布式容错航电控制系统及方法

说明书

基于时间确定性网络的分布式容错航电控制系统及方法，属于智能信号处理电路技术领域。本发明系统包括：分布式通用计算机单元、通用远置单元、时间触发网络交换机、时间确定性部件(多个)、常规部件。系统中的分布式通用计算机单元通过网络交换机和通用远置单元，采集时间确定性部件的各类测量和状态信息，经过计算后再将控制指令发送给时间确定性单元，完成系统内的特定闭环运行功能。本发明具有高实时、高容错、高带宽的系统级功能特性，能够为复杂航天器提供基础的系统级平台设计框架。

技术领域

本发明涉及基于时间确定性网络的分布式容错航电控制系统及方法，属于智能信号处理电路领域。

背景技术

时间确定性网络是一种新型的实时以太网架构，在这种网络系统中，所有通信动作都严格按照时间表进行驱动，通过设计时间表可以保证整个网络进行无冲突通信，即所有数据包不会发生资源竞争的情况，从而具备了强实时、延迟抖动小的特性。这些特性使得时间确定性网络非常适合应用于工控、航空航天、汽车电子以及机器人等对实时性有严格要求的系统。同时，时间触发以太网又具备传统以太网的高带宽、易扩展等优势，因此，时间确定性网络是一项很有应用前景的技术。

通过使用时间确定性网络构建航电系统，可以极大提升系统的各项性能指标，并通过可扩展的系统接口和构架设计，提升系统在未来使用工况下的生命力和持续力。

现有的航电系统存在的主要问题是：使用传统信息传输系统和常规部件构建系统，通过非时间确定性网络开展信息传输，存在实时性低、容错能力低和电缆连接复杂等问题，同时，由于系统非实时导致软件和操作系统实现复杂，进而导致系统设计和验证成本较高。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了基于时间确定性网络的分布式容错航电控制系统及方法，使用基于时间确定性的网络和分布式通用计算机单元、通用远置单元、时间触发网络交换机、时间确定性部件(多个)、常规部件(多个)，组成基于分布式的容错航电系统。

本发明的技术解决方案是：基于时间确定性网络的分布式容错航电控制系统，包括分布式通用计算机单元、通用远置单元、时间触发网络交换机、时间确定性部件和常规部件；

所述分布式通用计算机单元与通用远置单元均通过时间确定性网络通信接口与时间触发网络交换机连接；在每个控制周期的指令发送阶段，分布式通用计算机单元通过时间触发网络交换机，向时间确定性部件发送指令数据；

时间确定性部件通过时间确定性网络接口与时间触发网络交换机连接；在每个控制周期的数据采集阶段，时间确定性部件通过时间触发网络交换机向分布式通用计算机单元发送状态数据，并通过时间触发网络交换机，向通用远置单元发送指令数据，通用远置单元再向常规部件转发分布式通用计算机单元的指令数据；

常规部件通过常规网络通信接口与通用远置单元连接并通信，再通过通用远置单元的时间确定性网络通信接口与分布式通用计算机单元通信；在每个控制周期的数据采集阶段，常规部件向通用远置单元发送状态数据，通用远置单元再通过时间触发网络交换机，向分布式通用计算机单元转发常规部件的状态数据；所述常规网络通信接口包括不具备时间确定性的网络通信接口。

进一步地，所述分布式通用计算机、时间触发网络交换机和时间确定性部件构成时间确定性网络，由所述时间确定网络完成时钟同步，并通过时间触发交换机向分布式通用计算机和时间确定性部件发送时统信号。

进一步地，所述时间触发网络交换机有若干个，由时间确定性部件的个数以及每个时间触发网络交换机的容量确定。

进一步地，所述常规网络通信接口包括异步串口、电平信号、电压模拟量和OC门。

进一步地，所述分布式通用计算机单元为三模热冗余结构，用于针对自身进行容错。

进一步地，所述通用远置单元为双机冷备份结构。