[发明专利]基于时钟同步技术的星载三模冗余系统

摘要

本发明公开了一种星载三模冗余系统，包括：三模同构微处理器模块、时钟同步模块、冗余判决模块、模式管理模块，其核心技术为时钟同步技术。时钟同步模块可分为同步加载启动单元和高精度时钟校整模块，通过FPGA实现的多级计数单元监控微处理器的运行状态并得到其非同步偏移量，并通过调整三模同构微处理器模块的输入频率及保持时间使得三者处于同步运行的状态。该系统主要应用于皮卫星星载计算机系统，同步精度可高达10纳秒量级，通用性强，能有效地提高星载计算机系统的可靠性。

主权项

一种基于时钟同步技术的星载三模冗余系统，其特征在于，所述星载三模冗余系统包括三模同构微处理器模块、冗余判决模块、模式管理模块以及时钟同步模块；所述三模同构微处理器模块包括3个DSP，所述时钟同步模块包括一级同步判决单元、二级同步判决单元、时钟校准单元、同步加载启动单元；所述时钟同步技术包括如下步骤：步骤S1，所述同步加载启动单元同步启动所述3个DSP，所述3个DSP定时输出3个方波信号至所述一级同步判决单元；步骤S2，所述一级同步判决单元对所述3个方波信号的上升沿计数，得到每个方波信号的一级计数值及对应的一级同步标志信号，将一级计数值输入所述二级同步判决单元，并在各个方波信号的上升沿将对应的一级同步标志信号输入所述二级同步判决单元；步骤S3，在所述一级同步判决单元中，以其中一个一级计数值为基准，所述3个一级计数值均相同则同步，将所述3个DSP的输出数据发送至所述冗余判决模块，由所述冗余判决模块对所述输出数据的信号状态进行表决，输出表决后的正确结果，所述模式管理模块为所述冗余判决模块中所述输出数据的信号状态不同的情况进行计数，得到信号状态不同的计数值；若其他2个一级计数值至少一个与作为基准的一级计数值不同，则不同步，由所述二级同步判决单元判断非同步偏移量；步骤S4，所述二级同步判决单元根据输入的一级同步标志信号计算所述非同步偏移量，将所述非同步偏移量输入所述时钟校准单元，所述时钟校准单元根据所述非同步偏移量校准所对应的不同步DSP；步骤S5，所述二级同步判决单元根据输入的一级计数值对不同步次数进行计数，得到不同步次数计数值，将所述不同步次数计数值输入所述模式管理模块；步骤S6，在所述模式管理模块设定阈值，所述不同步次数计数值超过所述阈值时，使对应的DSP进入故障模式，并处理故障；所述信号状态不同的计数值超过所述阈值，也使所述信号对应的DSP进入故障模式，并处理故障。