一種具有冗余鏈路的電氣系統(tǒng)及其通信方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種具有冗余鏈路的電氣系統(tǒng)及其通信方法，屬于航空航天通信衛(wèi)星
技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在航空航天領(lǐng)域，隨著航天器功能要求的不斷增加，電氣系統(tǒng)的復(fù)雜性也不斷的 提高。電氣系統(tǒng)一般由多個電氣設(shè)備組成，各電氣設(shè)備分別完成各自的功能，電氣設(shè)備之間 通過特定的通信接口進行通信（例如RS232、RS422、1553B總線等），各個電氣設(shè)備按照設(shè) 計好的時序與流程工作，以實現(xiàn)整個電氣系統(tǒng)的功能。因此電氣系統(tǒng)中設(shè)備之間交互數(shù)據(jù) 的途徑與方法成為了電氣系統(tǒng)設(shè)計所關(guān)注的關(guān)鍵要素之一。
[0003] 在常規(guī)的設(shè)計方法中，電氣設(shè)備之間多采用點對點或者總線式的通信方式，點對 點的通信方式多采用RS232、RS422等接口，總線式的通信方式多采用1553B等接口。對于 點對點的通信方式，兩個設(shè)備之間通過點對點的通信鏈路相連接，數(shù)據(jù)可以從一個設(shè)備發(fā) 送至另一個設(shè)備；對于總線式的通信方式，多個設(shè)備可以掛載于一條總線上，總線上的所有 設(shè)備都可以通過該總線交換數(shù)據(jù)。
[0004] 無論是點對點還是總線式的通信方式，對于兩個電氣設(shè)備之間，一旦某個設(shè)備的 通信鏈路故障（例如：物理連接斷開），則兩個（或者多個）電氣設(shè)備之間的通信將中斷， 整個電氣系統(tǒng)中的部分功能將失效。
[0005] 解決該問題常見的方法是：為了避免單一通信鏈路的故障導(dǎo)致整個系統(tǒng)的功能 喪失，往往采用多個電氣設(shè)備冗余備份的工作方式，例如系統(tǒng)中設(shè)計兩個功能完全一致的 設(shè)備，分別為主設(shè)備與備份設(shè)備，一旦主設(shè)備的通信鏈路故障后，則采用備份設(shè)備代替主設(shè) 備，確保全系統(tǒng)仍然可以正常工作。
[0006] 該方法的劣勢在于：雖然可以有效的解決單一通信鏈路故障不會影響全系統(tǒng)的功 能的問題，但是卻增加了一個設(shè)備。在復(fù)雜的電氣系統(tǒng)中，若采用這種方法，將每個關(guān)鍵設(shè) 備均增加備份，這將大大的提高系統(tǒng)中設(shè)備的數(shù)量，系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜性將顯著提高，同時提 高了系統(tǒng)的研制成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的技術(shù)解決問題的目的在于：針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種具有冗余 鏈路的電氣系統(tǒng)及其通信方法。在電氣系統(tǒng)的各個設(shè)備之間，增加了中轉(zhuǎn)設(shè)備，設(shè)計了普 通設(shè)備之間通信采用的環(huán)形鏈路、中轉(zhuǎn)設(shè)備與普通設(shè)備或中轉(zhuǎn)設(shè)備之間通信采用的中轉(zhuǎn)鏈 路，并提出了設(shè)備之間冗余通信的具體過程與方法。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：
[0009] -種具有冗余鏈路的電氣系統(tǒng)，包括：a個普通設(shè)備、b個中轉(zhuǎn)設(shè)備、c條環(huán)形鏈路 和d條中轉(zhuǎn)鏈路；其中，a為不小于6的自然數(shù)，b為不小于2的自然數(shù)，c為不小于6的自 然數(shù)，d為不小于8的自然數(shù)；
[0010] 每個中轉(zhuǎn)設(shè)備與至少三個普通設(shè)備在同一個區(qū)域內(nèi)，在同一個區(qū)域內(nèi)的普通設(shè)備 之間通過環(huán)形鏈路相連接，在同一個區(qū)域內(nèi)的普通設(shè)備與該區(qū)域內(nèi)的中轉(zhuǎn)設(shè)備之間采用中 轉(zhuǎn)鏈路相連接；中轉(zhuǎn)設(shè)備之間采用兩條中轉(zhuǎn)鏈路連接；環(huán)形鏈路和中轉(zhuǎn)鏈路之間均采用通 信幀的方式進行通信，每個普通設(shè)備分配有通信地址，中轉(zhuǎn)設(shè)備中存儲著所有普通設(shè)備的 通信地址信息；
[0011] 普通設(shè)備用于完成信息接收、數(shù)據(jù)計算、信號輸出的電氣設(shè)備；
[0012]中轉(zhuǎn)設(shè)備用于接收普通設(shè)備或中轉(zhuǎn)設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送給普 通設(shè)備或者其他中轉(zhuǎn)設(shè)備。
[0013] 所有的通信幀共分為三種格式：傳輸幀、回饋幀與重發(fā)幀；傳輸幀中包含信源設(shè) 備地址、信目地址與有效數(shù)據(jù)；回饋幀中包含該設(shè)備的通信地址；重發(fā)幀中包含重發(fā)地址、 信目地址與有效數(shù)據(jù)。
[0014] -種具有冗余鏈路的電氣系統(tǒng)之間的通信方法，步驟為：
[0015] (1)將整個電氣系統(tǒng)中的普通設(shè)備和中轉(zhuǎn)設(shè)備按照設(shè)備擺放或安裝位置，分為第 一區(qū)域、第二區(qū)域、…第N區(qū)域；第一區(qū)域包括普通設(shè)備11、普通設(shè)備12、普通設(shè)備13、… 普通設(shè)備1&1和中轉(zhuǎn)設(shè)備1，第二區(qū)域包括普通設(shè)備21、普通設(shè)備22、普通設(shè)備23…、普通設(shè) 備2a2和中轉(zhuǎn)設(shè)備2,…;N為大于等于2的自然數(shù)；ai為第一區(qū)域中的普通設(shè)備的個數(shù)，a: 為不小于3的自然數(shù)，a2為第二區(qū)域中的普通設(shè)備的個數(shù)，a2為不小于3的自然數(shù)；
[0016] (2)同一區(qū)域的普通設(shè)備間的通信采用三級容錯機制，默認采用環(huán)形鏈路通信，普 通設(shè)備11與其他任一普通設(shè)備12之間的通信將默認采用普通設(shè)備11與普通設(shè)備12之間 的環(huán)形鏈路，路線為：普通設(shè)備11到普通設(shè)備12, 一旦該鏈路故障，普通設(shè)備11與普通設(shè) 備12之間的通信鏈路重構(gòu)為：普通設(shè)備11到普通設(shè)備13或本區(qū)域內(nèi)的其他普通設(shè)備到普 通設(shè)備12,若該鏈路也故障，由中轉(zhuǎn)設(shè)備1轉(zhuǎn)發(fā)，普通設(shè)備11與普通設(shè)備12之間的通信鏈 路重構(gòu)為：普通設(shè)備11到中轉(zhuǎn)設(shè)備1到普通設(shè)備12 ;
[0017] (3)不同區(qū)域的設(shè)備之間通信構(gòu)建了二級容錯機制，第一區(qū)域中的普通設(shè)備11與 第二區(qū)域中的普通設(shè)備21之間的通信，默認鏈路為：普通設(shè)備11到中轉(zhuǎn)設(shè)備1到中轉(zhuǎn)設(shè)備 2到普通設(shè)備21，當普通設(shè)備11與中轉(zhuǎn)設(shè)備1之間的鏈路故障后或普通設(shè)備21與中轉(zhuǎn)設(shè) 備2間的鏈路故障后，普通設(shè)備11與普通設(shè)備21之間的通信鏈路重構(gòu)為：普通設(shè)備11到 普通設(shè)備12或本區(qū)域內(nèi)的其他普通設(shè)備到中轉(zhuǎn)設(shè)備1到中轉(zhuǎn)設(shè)備2到普通設(shè)備22或本區(qū) 域內(nèi)的其他普通設(shè)備到普通設(shè)備21。
[0018] 具有冗余鏈路的電氣系統(tǒng)中處于同一區(qū)域的普通設(shè)備之間的通信方法，步驟為：
[0019] (1)普通設(shè)備在發(fā)起通信時，生成一個傳輸幀，在同一個區(qū)域內(nèi)的普通設(shè)備與中轉(zhuǎn) 設(shè)備均能夠收到該傳輸幀，同一個區(qū)域中的普通設(shè)備與中轉(zhuǎn)設(shè)備接收到該傳輸幀后，將該 傳輸幀存儲至自身的緩沖區(qū)中；
[0020] (2)接收到該傳輸幀的普通設(shè)備，識別該傳輸幀中的信目地址，確認該地址是否與 自身的通信地址匹配，若該地址與自身通信地址匹配，則表明該傳輸幀是發(fā)給該設(shè)備的傳 輸幀，該設(shè)備需要發(fā)送回饋幀，若該地址與自身通信地址不匹配，則不需要處理；中轉(zhuǎn)設(shè)備 識別到該傳輸幀的信目地址對應(yīng)的普通設(shè)備在本區(qū)域內(nèi)，不需要處理；
[0021] (3)若發(fā)起通信的普通設(shè)備在設(shè)定時間間隔內(nèi)收到接收設(shè)備的回饋幀，此次通信 完成，若普通設(shè)備發(fā)送重發(fā)幀，發(fā)起通信的普通設(shè)備利用其他的普通設(shè)備將之前接收到的 并緩存的傳輸幀重新發(fā)送，直至發(fā)起通信的普通設(shè)備在設(shè)定時間間隔內(nèi)收到接收設(shè)備的回 饋幀，通信完成。
[0022] 具有冗余鏈路的電氣系統(tǒng)中處于不同一區(qū)域的普通設(shè)備之間的通信方法，步驟 為：
[0023] (1)普通設(shè)備在發(fā)起通信時，生成一個傳輸幀，在同一個區(qū)域內(nèi)的普通設(shè)備與中轉(zhuǎn) 設(shè)備均能夠收到該傳輸幀，同一個區(qū)域中的普通設(shè)備與中轉(zhuǎn)設(shè)備接收到該傳輸幀后，將該 傳輸幀存儲至自身的緩沖區(qū)中；
[0024] (2)同一區(qū)域內(nèi)接收到該傳輸幀的普通設(shè)備，識別該傳輸幀中的信目地址與自身 不匹配，不需要處理，同一區(qū)域內(nèi)接收到該傳輸幀的中轉(zhuǎn)設(shè)備，識別到該傳輸幀的信目地址 對應(yīng)的普通設(shè)備不在本區(qū)域內(nèi)，則需要將該傳輸幀轉(zhuǎn)發(fā)至信目地址對應(yīng)區(qū)域的中轉(zhuǎn)設(shè)備；
[0025] (3)對應(yīng)區(qū)域的中轉(zhuǎn)設(shè)備接收到該傳輸幀后，再將該傳輸幀轉(zhuǎn)發(fā)至該區(qū)域內(nèi)所有 的普通設(shè)備，該區(qū)域內(nèi)接收到傳輸幀的普通設(shè)備確認該地址是否與自身的通信地址匹配， 若該地址與自身通信地址匹配，則表明該傳輸幀是發(fā)給該普通設(shè)備的傳輸幀，該普通設(shè)備 需要發(fā)送回饋幀，若該地址與自身通信地址不匹配，則不需要處理，中轉(zhuǎn)設(shè)備接收到回