[发明专利]一种基于软件总线的无人机快自愈系统

权利要求书

1.一种基于软件总线的无人机快自愈系统，其特征在于，包括：双软件总线和功能模块，软件总线作为系统的基础，是协调操作系统和挂载在软件总线之上的功能模块的中间软件，软件总线采用功能和数据分离的结构；双软件总线，其中一个为主软件总线，运行全功能模块；另一个为备用软件总线，仅运行部分功能模块，有需要时对主软件总线和备用软件总线进行主备切换，实现系统核心组件软件总线的自愈；

所述双软件总线采用采用主备两种运行状态的双软件总线互评结构，所述备用软件总线仅运行模块评估和数据同步模块，以功能模块的形式挂载在主软件总线之上，且模块评估仅对主软件总线进行功能评估，其它的功能模块处于已注册但未对外提供服务状态；

所述主软件总线进行自我评估，备用软件总线进行主软件总线的评估，根据主软件总线的自评结果和备用软件总线的他评结果，当自评和他评结果满足切换条件时，则对主软件总线和备用软件总线进行主备切换，实现系统核心组件软件总线的自愈；

对主软件总线和备用软件总线进行主备切换，实现系统核心组件软件总线的自愈时，采用功能模块自愈分级的机制：功能模块自愈分级机制采用用户自指定和系统判定相结合的判定形式，不同的自愈级别对应不同的自愈策略；

系统判定的功能模块自愈分级采用面向任务的消息被动评估算法，并将模块的自愈级别写入到模块评估体系中。

2.根据权利要求1所述的基于软件总线的无人机快自愈系统，其特征在于，软件总线采用功能和数据分离的结构；

其中功能部分包括消息调度、模块管理、模块评估、数据同步和时间维护；消息调度进行模块间的消息转发调度；模块管理进行挂载在软件总线的功能模块的注册、注销和故障恢复；模块评估根据软件总线的运行状态，依据模块评估体系分别进行所有功能模块的评估和软件总线功能模块的评估，并通知模块管理进行对应的操作；数据同步根据软件总线的运行状态，分为主动同步和被动同步，在主软件总线上，数据同步更新主软件总线的数据部分，并向备用软件总线数据同步发出数据同步要求，在备用软件总线上，根据主软件总线的数据同步消息进行数据的同步；时间维护负责维护无人机的时间更新；

数据部分包括模块信息和模块评估体系；模块信息包含挂载在软件总线上的各功能模块的运行信息和管理信息，为软件总线和各功能模块的自愈提供数据记录；模块评估体系是判断软件总线和各功能模块是否正常运行和故障时如何处理的依据。

3.根据权利要求1所述的基于软件总线的无人机快自愈系统，其特征在于，软件总线功能包括：

①规范模块间通讯协议和模块的接口，保证系统的可扩展性和功能模块的互操作性；

②为挂载在软件总线上的各功能模块提供全生命周期管理；

③对挂载在软件总线上的各模块依据模块评估体系进行运行时评估；

④对软件总线上的运行数据进行备份；

⑤维护无人机系统内部的时间，对外提供接口，实现与其它系统的时间同步。

4.根据权利要求1所述的基于软件总线的无人机快自愈系统，其特征在于，功能模块包括系统功能模块和用户自定义功能模块；

系统功能模块包括硬件抽象封装模块、通信封装模块和数据库模块，其中硬件抽象封装模块和通信封装模块在操作系统之上，对功能终端包括传感器和执行器的原始接口进行抽象封装；数据库模块封装了数据库接口，为功能模块的数据增、删、查、改提供支持；

用户自定义模块为用户个性化需求提供可扩展支持，用户根据自己的实际需求对系统功能模块进行功能重构。

5.根据权利要求1或4所述的基于软件总线的无人机快自愈系统，其特征在于，系统判定的功能模块自愈分级具体评估过程如下：

初始条件：

①功能模块类型权重因子：系统模块包括软件总线、硬件抽象封装模块、通信封装模块和数据库模块为μ_s，用户定义功能模块为μ_u；

②系统功能模块列表LIST_ms：{Ms₁，Ms₂，Ms₃，...，Ms_p-1，Ms_p}；

③用户定义功能列表LIST_mu：{Mu₁，Mu₂，Mu₃，...，Mu_q-1，Mu_q}；

④功能模块自愈分级阈值列表LIST_l：{L₁，L₂，...，L_n}，其中L₁＜L₂＜…＜L_n；

⑤功能模块服务响应平均时间列表LIST_t：{T₁，T₂，T₃，...，T_p，...，T_p+q}；

⑥各功能模块的初始自愈级别LIST_hi：其中任意功能模块的自愈级别在功能模块自愈分级阈值列表LIST_l的邻近区间[L_i，L_i+1]；

算法执行流程：

①无人机执行任务的功能模块序列为LIST_task：{M₁，M₂，M₃，...，M_i，...，M_x}，任务功能序列LIST_task对应的运行时间列表为LIST_time：其中i∈{1，2，3，...，p+q}，x为完成任务需要执行的功能模块数，为功能模块M₁对应的时间段数目；

②依据LIST_task和LIST_time，按下公式(1)，以各模块的执行时间除以所有模块执行的总时间来生成任务执行过程中功能模块权重因子的序列为LIST_μ：{μ₁，μ₂，μ₃，...，μ_i，...，μ_x}，μ_i为功能模块M_i的任务执行权重因子，x为LIST_task中模块的总数目；

③根据各模块消息调度实际情况更新LIST_t，令H′＝μ_iμ_jT′_k，其中T′_k为LIST_t的更新值，μ_i∈{μ_s，μ_u}，μ_j∈LIST_μ；

④对比H′和LIST_l，若H′的值由L_i＜H′≤L_i+1，改变为H′＜L_i或H′＞L_i+1，变更至下个区间值，则更新LIST_hi中模块对应的自愈级别，否则保持不变；

⑤重复步骤③、④，直至此次任务结束。