[发明专利]一种在轨飞行器的在轨重构方法和装置

说明书

本发明涉及一种适用于在轨飞行器的在轨重构方法，采用FPGA‑FLASH的硬件架构，结合飞行器的注数通道，通过在轨校验、在轨修复、在轨注数等方法实现在轨飞行器程序存储状态的健康监测与在轨维护。此方案不需要使用具备抗单粒子翻转的元器件，在保证飞行器可靠性前提下，有效降低飞行器成本；通过在轨注数的方法，可在轨进行程序版本升级，有效提高机动性。

技术领域

本发明涉及飞行器的在轨重构领域，特别是本发明涉及一种在轨飞行器的在轨重构方法和装置。

背景技术

近年来，SRAM型的FPGA由于其资源大，成本低等优势广泛应用于一些低成本的试验卫星上，然而由于SRAM型FPGA容易被空间中的高能粒子打翻，产生单粒子翻转效应，因此如何应对单粒子翻转，提高SRAM型FPGA的可靠性成了不可忽视的问题。

针对SRAM型FPGA抗单子翻转的防护主要分为两部分：一部分为对FPGA加载程序的保障，另一部分是对已上电加载程序的FPGA的保障。针对后者，目前星上多使用FPGA-PROM架构，由于PROM为反熔丝型存储芯片，程序烧录后无法更改，因此不受单粒子翻转影响。然而这种构架成本高，且最大容量仅16Mbit，无法适应K7、V7等型号FPGA的加载程序大小。且由于PROM存储器成本高、无法修改、容量小等问题，并不适用于低成本、高灵活性的试验卫星。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请采用以下手段。

一方面，提供了一种在轨飞行器的在轨重构方法，所述方法包括如下步骤：

S1：设备上电后会自动进入三取二校验状态中，FPGA通过控制FLASH的最高位和次高位对同一FLASH中的三个空间中的数据进行轮询读取，将三个空间同一位置的数据读取至本地后进行逐位使用“三取二”的方式进行对比，若数据一致则认为三个空间数据均正确；若不一致，则将不一致的空间的错误计数加一。

S2：当地面根据遥测发现FLASH中有被打翻情况，对FLASH中的数据进行重构时，停用三取二校验功能，启用三取二修复功能；

S3：若在轨FLASH出现错误较多或想进行程序版本更新，则启用在轨上注的操作。

在一个可能的实现方式中，所述步骤S1包括：遍历FLASH空间后，将三个空间的程序错误计数反馈地面，根据此状态量判断星上单机FLASH程序被打翻情况。

在一个可能的实现方式中，所述步骤S2包括：控制FLASH的最高位和次高位轮询读取同一FLASH中的三个空间中的数据，将三个空间同一位置的数据读取至本地后进行逐位的对比的同时将正确数据存入本地，若对比三个空间中的数据均无误则清空缓存；若有数据错误，则将错误数据的空间擦除后，将缓存中的数据逐一重新写入。

在一个可能的实现方式中，所述步骤S3中的在轨上注步骤包括：

S31：单机在退出三取二校验状态后，对选中的FLASH发送擦除指令，擦除指令只擦除当前选中FLASH的第一空间内的数据，不对其他空间内的数据进行操作；

S32：当遥测返回擦除完成状态后，通过串口对FLASH进行注数，单机每次写入一定数据量后，回读FLASH的状态寄存器，确认数据写入重构；若写入成功，则继续写入；若当前数据写入不成功，则返回错误状态遥测；

S33：当bit程序写入完成后，地面发送回读校验和指令结束在轨上注流程，FPGA收到指令后读取FLASH中存储的数据进行和校验，并反馈和校验；通过与指令中的和校验结果对比加强所述单机可靠性。

另一方面，提供了一种在轨飞行器的在轨重构装置，所述装置包括：注数通道、SRAM型FPGA和FLASH；

将FLASH分为四个空间，作为FPGA原始程序空间，在轨过程中不对其进行操作，仅对前三个空间中的程序进行重构；