分布式綜合模塊化航空電子系統混合式動態重構系統與方法
2023-06-03 11:27:06 1
分布式綜合模塊化航空電子系統混合式動態重構系統與方法
【專利摘要】本發明揭示了一種分布式綜合模塊化航空電子系統混合式動態重構系統與方法，其中該分布式綜合模塊化航空電子系統混合式動態重構系統至少包括第一至第五運算模塊及第一與第二TTE交換機，其中第一至第五運算模塊由第一與第二TTE交換機連接，第一與第二TTE交換機執行TTE協議。該協議在通信過程中採用全局時鐘啟動數據的收發，每一個TTE交換機和運算模塊的操作只與全局時間有關，並且該分布式綜合模塊化航空電子系統混合式動態重構系統設置其中一個運算模塊為主重構管理模塊，統一管理全系統的異地遠程重構工作，並設置另外一個運算模塊為備份模塊。
【專利說明】分布式綜合模塊化航空電子系統混合式動態重構系統與方法
【【技術領域】】
[0001]本發明涉及航空電子領域，特別是指分布式綜合模塊化航空電子系統實時動態重構的系統與方法。
【【背景技術】】
[0002]航電系統在整機成本中所佔的比重越來越大，民機為35% -40%，而軍機為50%。隨著系統結構日漸複雜，越來越多的功能需要進行綜合，從而飛機成了真正意義上的信息系統。通信和信息管理技術的不斷進步促進了新型航電設備的研發，分布式綜合模塊化航空電子系統(DIMA)是IMA(綜合模塊化航空電子系統)系統範疇內的重要改進，它結合了聯合式和IMA理念的優勢，並對系統性能、可用性、可擴展性以及全壽命周期成本等方面提出了越來越高的要求，正是在這種情況下，系統實時動態重構技術成為新一代綜合航空電子系統必不可少的一項關鍵技術。
[0003]IMA採用了獨立的嵌入式專用字系統、維護周期短、系統升級昂貴、軟體基於硬體開發、需要大量備用資源及計算機資源利用率低，無法滿足先進飛機航空電子系統功能持續增長的需要。DIMA提供了一種綜合的、通用的硬體及軟體資源平臺，使大量具有飛機功能的應用程式可宿主平臺上，軟體加載與硬體無關，易於系統升級和重構，物理資源和邏輯資源可共享，通過魯棒式分區使功能分離和獨立，並且平臺和應用程式級的健康監控和故障管理科支持資源共享。
[0004]DIMA能夠將各功能塊定位於接近輸入/輸出模塊的位置。該平臺具有分層結構，可降低其布線和系統複雜性。另外，系統中的每一處理單元可作為獨立功能模塊，系統中的每項功能數據可共享。這就降低了對處理能力總的要求，減少了所需的硬體數量。
【
【發明內容】
】
[0005]本發明的目的在於提供一種分布式綜合模塊化航空電子系統混合式動態重構系統與方法，用以解決現有方案中資源浪費較多並且故障處理時間較長的問題。
[0006]為實現上述目的，實施本發明的分布式綜合模塊化航空電子系統混合式動態重構系統至少包括第一至第五運算模塊及第一與第二 TTE交換機，其中第一至第五運算模塊由第一與第二 TTE交換機連接，第一與第二 TTE交換機執行TTE協議。該協議在通信過程中採用全局時鐘啟動數據的收發，每一個TTE交換機和運算模塊的操作只與全局時間有關，並且該分布式綜合模塊化航空電子系統混合式動態重構系統設置其中一個運算模塊為主重構管理模塊，統一管理全系統的異地遠程重構工作，並設置另外一個運算模塊為備份模塊。
[0007]依據上述主要特徵，備份模塊對主重構管理模塊進行熱備份，備份模塊和主重構管理模塊同時工作，並且它們之間是同步的，所有的其他模塊同時向主重構管理模塊和備份模塊發送相同的數據，備份模塊只接收此數據，並且備份模塊同時對主重構管理模塊的工作狀態進行監控，當發現主重構管理模塊故障，則接收該主重構管理模塊的工作。
[0008]依據上述主要特徵，當一運算模塊出現故障，且還有備份模塊時，啟用備份模塊代替故障模塊，若備份模塊已被使用，則進行降級重構，將其它運算模塊分區中部分優先級低的應用程式關閉，省出的空間運行故障模塊的應用程式。
[0009]依據上述主要特徵，運算模塊包括應用分區、作業系統核心層、硬體模塊支持層，其中應用分區位於三層結構的頂層，包括與飛機任務和功能相關的各種軟體；作業系統核心層屬於中間層，為各種應用程式提供執行平臺，進行機載資源的管理，按照優先級對各種任務進行調度和切換，包括健康監測單元以及模塊重構管理單元，健康監測單元進行分區級和模塊級的監控；模塊重構管理單元包括故障檢測、重構數據處理和重構執行三個組件，故障檢測組件依賴於健康監測單元的報錯進行分區和模塊故障檢測；重構數據處理組件主要工作是識別故障，綜合故障信息，匹配故障信息之間的級聯、耦合關係，形成故障隔離封閉區域，為故障處理提供處理對象和範圍，對重構執行提供決策信息；重構執行組件主要是參考重構數據處理信息，調用重構策略配置庫，執行重構，並對重構的每一個重要、關鍵步驟採用逐步確認的機制，並且保證隨時能終止或者回朔的上一步操作，其中上述的重構策略配置庫裡有多種重構配置方案，當某個模塊出現了問題，根據模塊的問題選擇一個配置方案，進行配置信息更新，系統正常運行。
[0010]依據上述主要特徵，主控模塊還設有一個系統重構策略配置庫，並且主控制模塊在應用分區層有一個系統重構管理分區，包括故障檢測、系統同步、重構數據處理和系統重構執行四個組件，故障檢測組件是通過心跳管理機制，利用心跳機制監控各模塊的應用健康狀態；系統同步組件是保證各個模塊信息共享；重構數據處理組件識別各級故障，綜合各級別故障信息，匹配故障信息之間的級聯、耦合關係，形成故障隔離封閉區域，為故障處理提供處理對象和範圍，停止故障封閉區域運行的程序，包括分區、模塊，軟故障採取重啟分區、模塊的處理，硬故障需要更改配置，則向重構執行組件發送相應指令；系統重構執行組件主要是參考重構數據處理信息，調用系統重構策略配置庫，進行重構執行，恢復系統正常運行。
[0011]為實現上述目的，本發明提供一種利用上述的分布式綜合模塊化航空電子系統混合式動態重構系統進行系統重構的方法，其中該方法包括如下步驟:
[0012]系統初始化後，選擇一運算模塊作為重構管理主控模塊，主控模塊將應用程式分配到相應的其他運算模塊，然後其他運算模塊啟動開始工作，同時在其他運算模塊中選擇一模塊作為備份模塊；
[0013]系統正常情況時，主控模塊的系統重構管理分區會按照心跳管理機制接受其他運算模塊的自檢測結果，周期地監控系統的健康狀態，並定時將主控模塊的狀態發送給備份模塊。同時，其他運算模塊的模塊重構管理單元會根據健康監測單元的信息進行模塊本身的分區級和模塊級的監測；
[0014]如果其他運算模塊軟體出現故障，模塊重構管理單元會根據模塊重構策略配置庫的策略對故障模塊的軟體的重啟動，如果重啟動三次依然有故障，則認為是硬體發生故障，並將故障信息發送給主控模塊，主控模塊將對系統配置表進行查詢，確定備份模塊是否可用，如果可用，則關閉故障模塊，然後修改配置表並將應用程式定位到備份模塊上運行，從而恢復系統的功能；
[0015]如果主控模塊的硬體發生了故障，則關閉故障模塊，並將故障信息發送給備份模塊，備份模塊成為系統的主控模塊，對整個系統進行故障管理，並且在其他剩下的運算模塊中的一個模塊進行系統重構管理分區備份，以便在備份模塊出現故障時可以進行系統的管理。
[0016]依據上述主要特徵，如果其他剩下的運算模塊發生硬體故障，並且備份模塊已經被使用時，則系統進入降級重構模式，主控模塊將對系統所有處理模塊上運行軟體的優先級與發生故障模塊上的軟體的優先級進行比較，如果故障軟體的優先級最低則關閉故障模塊，系統失去相應模塊的功能；如果存在比故障軟體優先級低的應用軟體，則系統將關閉優先級最低的應用軟體，然後修改配置表，最後將故障模塊上的應用軟體定位到新讓出來的運算模塊上。
[0017]與現有技術相比較，本發明通過上述的分布式綜合模塊化航空電子系統混合式動態重構系統與方法，按機載航電系統的實際使用情況，當出現模塊故障時進行動態重構，並且此過程不會影響到其他無關應用程式的運行，不僅提高飛機的任務可靠性，而且保證現有的安全性，能夠降低系統複雜程度、減少體積重量與功耗、便於獨立開發、簡化系統驗證並具有更大的靈活性。
【【專利附圖】
【附圖說明】】
[0018]圖1為實施本發明分布式綜合模塊化航空電子系統混合式動態重構系統的組成框架示意圖。
[0019]圖2為普通模塊的組成框架示意圖。
[0020]圖3為主控模塊的組成框架示意圖。
[0021]圖4為實施本發明分布式綜合模塊化航空電子系統混合式動態重構系統另一組成示意圖。
[0022]圖5為主控模塊的工作流程示意圖。
[0023]圖6為主控備份模塊的工作流程示意圖。
[0024]圖7為普通備份模塊的工作流程示意圖。
【【具體實施方式】】
[0025]本發明下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行詳細描述:
[0026]參考圖1所示，為實施本發明分布式綜合模塊化航空電子系統混合式動態重構系統的組成框架示意圖，包括第一至第五運算模塊、第一與第二 TTE交換機及第一及第二乙太網交換機。
[0027]第一至第五運算模塊(編號為Ml至M5)由第一與第二 TTE交換機連接，第一與第二 TTE交換機執行TTE協議。該協議在通信過程中採用全局時鐘啟動數據的收發，每一個網絡組件(交換機和獨立運算模塊)的操作只與全局時間有關，而與其它組件的工作狀況無關。這種特性保證了每一個組件都可以被單獨設計和測試。航電應用宿主於運算模塊的分區(分區是一種包括指令代碼和數據的在模塊中可加載到一個單獨地址空間的程序)上，宿主於不同運算模塊上的設備間數據流通信通過TTL交換機路徑來實現，路徑的作用是連接兩個運算模塊。
[0028]本實施本發明的方法採用混合式重構管理方法，其中每一個運算模塊(即Ml至M5)的重構管理由自身的重構分區負責，並且DIMA(分布式綜合模塊化航空電子系統)系統設置某一個模塊(M1-M4中一塊,暫定Ml)為主重構管理模塊,統一管理全系統的異地遠程重構工作，並選擇另外一個(如M5)為備份模塊。
[0029]在該DIMA中，進行的是分區級的模塊重構，即指當模塊出現故障，且還有備份模塊時，啟用備份模塊代替故障模塊，若備份模塊已被使用，則進行降級重構，將其它模塊分區中部分優先級低的應用程式關閉，省出的空間來跑故障模塊的應用程式，採用N+1方式實現重構，所有的同一類型模塊在同一機箱內只有一個備份模塊，在任一個模塊發生故障時，都可用備份模塊替代故障模塊工作，即如圖1所示，模塊M1-M4中任意一個模塊發生了故障，備份模塊M5都可以代替故障模塊工作。在無可用模塊時，系統將根據設定的優先級進行降級重構，DIMA動態重構策略需要對DIMA系統內各模塊以及各分區中的程序根據飛機執行使命任務過程確定具體的優先級，並根據不同階段、不同任務、不同模式下的策略開展重構工作。
[0030]主重構管理模塊Ml集中了所有的故障管理和重構決策的功能，是系統的核心模塊。備份模塊M5對主重構管理模塊Ml進行了熱備份，備份主重構管理模塊Ml的實現方式是備份模塊和主重構管理模塊Ml同時工作，並且它們之間是同步的，所有的其他模塊同時向主重構管理模塊Ml和備份模塊發送相同的數據。區別在於，主重構管理模塊Ml處理後對其他模塊發出控制命令，而備份模塊M5隻是接收，不發出命令。備份模塊M5同時對主重構管理模塊Ml的工作狀態進行監控，一旦發現主重構管理模塊Ml故障，立即接收該主重構管理模塊Ml的工作。
[0031]動態重構實行分級重構機制，包括模塊內重構機制與DIMA系統重構機制。其中重構策略配置庫實施屬地化管理，獨立運算模塊與DIMA系統各自管理所屬的重構策略配置庫，並且上一級的重構管理(即DIMA系統重構)可以直接調用下一級(即模塊內重構)的配置庫數據。如圖2和圖3所示，模塊內重構是指圖2所示普通模塊都有一個模塊重構管理程序，模塊本身有一個重構策略配置庫，DIMA系統重構是指圖3所示的系統中都有一個主控模塊，它不僅有模塊重構管理，並且有模塊的重構策略配置庫，它還有一個系統重構管理程序，以及系統重構策略配置庫，主控模塊(即DIMA系統)的系統重構管理可以調用普通模塊的重構策略配置庫。
[0032]請參閱圖2所示，為普通運算模塊的組成框架示意圖，普通運算模塊包括應用分區、作業系統核心層、硬體模塊支持層，其中應用分區位於三層結構的頂層，包括與飛機任務和功能相關的各種軟體，與硬體系統無關。該層實現飛機的各種作戰和飛行任務，如火控、導航、人機互動等。應用層中每個功能應用程式都完成特定的功能，並且被封裝成模塊。功能應用程式處理由某傳感器或者其他功能應用程式傳遞來的數據，然後將處理後的數據送至作動器或者其他功能應用程式。這種處理要求是實時的，即需要在規定的時間內完成。作業系統核心層屬於中間層，為各種應用程式提供執行平臺，與飛機任務和系統硬體無關。該層進行機載資源的管理，按照優先級對各種任務進行調度和切換。一般由實時作業系統支撐，能在各種複雜的情況下支持系統的實時處理。該層在模塊動態重構發揮很大作用，包括健康監測(HM)單元以及模塊重構管理單元，健康監測單元可進行分區級和模塊級的監控，其中分區級監控的錯誤有:a、分區初始化階段出現的分區配置錯誤；b、進程管理中的錯誤；而模塊級監控的錯誤有:a、模塊初始化階段出現的模塊配置錯誤；b、模塊功能執行期間出現的錯誤；C、電源故障；d、模塊BIT錯誤；模塊重構管理單元包括故障檢測、重構數據處理和重構執行三個組件。故障檢測組件依賴於HM單元的報錯進行分區和模塊故障檢測；重構數據處理組件主要工作是識別故障，綜合故障信息，匹配故障信息之間的級聯、耦合關係，形成故障隔離封閉區域，為故障處理提供處理對象和範圍，對重構執行提供決策信息；重構執行組件主要是參考重構數據處理信息，調用重構策略配置庫，執行重構，並對重構的每一個重要、關鍵步驟採用逐步確認的機制，並且保證隨時能終止或者回朔的上一步操作。其中上述的重構策略配置庫裡有多種重構配置方案，當某個模塊出現了問題，根據模塊的問題選擇一個配置方案，進行配置信息更新，系統正常運行。
[0033]在主控模塊中，在應用分區層有一個系統重構管理分區，如圖3所示，主要包括故障檢測、系統同步、重構數據處理和重構執行四個組件。故障檢測組件是通過心跳管理機制，利用心跳機制監控各模塊的應用健康狀態，即讓各個模塊周期性發送狀態信息給主控模塊；系統同步組件是保證各個模塊信息共享；重構數據處理組件識別各級故障，綜合各級別故障信息，匹配故障信息之間的級聯、耦合關係，形成故障隔離封閉區域，為故障處理提供處理對象和範圍，停止故障封閉區域運行的程序，包括分區、模塊，軟故障採取重啟分區、模塊的處理，硬故障需要更改配置，則向重構執行組件發送相應指令；系統重構執行組件主要是參考重構數據處理信息，調用系統重構策略配置庫，進行重構執行，恢復系統正常運行。
[0034]圖4是混合式動態重構平臺重構邏輯框圖，直觀表達了重構的工作模式。系統初始化後，模塊Ml作為重構管理主控模塊，主控模塊根據系統配置表(存儲在非易失性存儲器中，描述系統的每個數據處理模塊所駐留的功能軟體模塊的表)的設定，將應用程式分配到相應的運算模塊M2-M5，然後運算模塊M2-M5啟動開始工作。系統正常情況時，主控模塊Ml的系統重構管理分區會按照心跳管理機制接受運算模塊M2-M5的自檢測結果，周期地監控系統的健康狀態，並定時將主控模塊Ml的狀態發送給備份模塊M5。同時，運算模塊M1-M5的模塊重構管理單元會根據健康監測單元的信息進行模塊本身的分區級和模塊級的監測，如果運算模塊M2-M4軟體出現了故障，模塊重構管理單元會根據模塊重構策略配置庫的策略對故障模塊的軟體的重啟動，如果重啟動三次依然有故障，則認為是硬體發生故障，並將故障信息發送給主控模塊M1，主控模塊Ml將對系統配置表進行查詢，確定備份模塊M5是否可用，如果可用，則關閉故障模塊，然後修改配置表並將應用程式定位到備份模塊M5上運行，從而恢復系統的功能。如果是主控模塊Ml的硬體發生了故障，則關閉故障模塊M1，並將故障信息發送給備份模塊M5，M5成為系統的主控模塊，對整個系統進行故障管理，並且在M2-M4中的一個模塊進行系統重構管理分區備份，以便在模塊M5出現故障時可以進行系統的管理。
[0035]如果運算模塊M2-M4發生硬體故障，並且備份模塊已經被使用時，則系統進入降級重構模式。主控模塊Ml將對系統所有處理模塊上運行軟體的優先級與發生故障模塊上的軟體的優先級進行比較，如果故障軟體的優先級最低則關閉故障模塊，系統失去相應模塊的功能；如果存在比故障軟體優先級低的應用軟體，則系統將關閉優先級最低的應用軟體，然後修改配置表，最後將故障模塊上的應用軟體定位到新讓出來的處理模塊上。
[0036]系統主要有四種類型的模塊，主控運算模塊、主控備份運算模塊、普通運算模塊、備份運算模塊。下面分別對這四類型的運算模塊進行描述。
[0037]主控運算模塊在本發明中的研究系統中是指運算模塊M1，它完成系統狀態的監控，通過對系統所有故障的分析處理完成故障的定位、故障的分類、系統重構的決策和重構方案的選擇等任務，圖5是主控運算模塊工作的流程圖，其工作流程如下。系統上電啟動，主控模塊Ml上電啟動，Ml的系統控制容錯程序(即系統重構管理程序)啟動，啟動模塊的自檢測程序，若自檢測程序不正常，則關閉主控模塊，若正常，主控模塊接收模塊M2-M5的自檢測結果，並給出應答，根據系統可用資源狀況來分配應用軟體給模塊M1-M4，周期性地監控模塊M1-M4的健康狀態，並定時將主控模塊Ml的狀態信息發送給備份模塊，當系統出現故障，如果不是主控模塊Ml發生了故障，先判斷故障模塊是不是軟體故障，方法是重啟模塊的應用程式，如果還是不正常就重新加載並啟動應用程式，如果依然不能恢復正常狀態，查詢系統是否有可用的備份模塊，若有就啟用備份模塊M5根據系統配置策略庫來重新加載軟體，即此時備份模塊M5代替了故障模塊的所用功能，恢復系統，若沒有備份模塊，選擇降級重構方案，查詢系統重構策略配置庫選擇合適的配置方案加載軟體，恢復系統。如果是主控模塊Ml發生了故障，並且還有備份模塊時，將故障信息發送給備份模塊M5，加載所有軟體並且加載系統控制容錯程序，成為整個系統的主控模塊，恢復系統。
[0038]主控備份運算模塊在本發明中是指運算模塊M5，它是主控的熱備份，它監控主控運算模塊的狀態，在主控運算模塊宣布故障或發現主控運算模塊故障後，它將接替主控運算模塊的系統控制重構的任務。在運行過程中，主控運算模塊定時將其狀態和系統的狀態數據發送給主控備份運算模塊，圖6是主控備份運算模塊工作的流程圖，其工作流程如下。系統上電啟動，主控備份模塊M5上電啟動，M5的系統控制容錯程序(即系統重構管理程序)啟動，啟動模塊的自檢測程序，若自檢測程序不正常，則關閉主控模塊，若正常，將檢測結果告知主控模塊M1，根據主控模塊分配啟動應用程式，周期性地監測本模塊的狀態並發送給主控模塊，同時監控主控狀態，接收主控模塊發來的系統狀態數據，然後處於等待主控模塊命令，有三種可能:1、主控模塊命令在備份模塊上重新加載軟體並啟動，進行模塊自檢測，如果不正常就將結果告知主控模塊並且再次等待主控模塊的命令，若正常將結果告知主控模塊，系統恢復；2、主控模塊命令在備份模塊上重啟軟體，並進行自檢測，如果不正常就將結果告知主控模塊並且再次等待主控模塊的命令，若正常將結果告知主控模塊，系統恢復；3、主控模塊命令備份模塊關閉應用軟體，並進行自檢測，如果不正常將結果告知主控模塊，並關閉模塊，若正常，將結果告知主控模塊，轉入可以正常備份狀態。
[0039]普通運算模塊在本發明中是指運算模塊M2-M4，主要是執行應用軟體，監控本運算模塊的健康狀況，並定時將運算模塊的狀態發送給主控運算模塊，接收主控運算模塊的命令，完成相應的任務。普通運算模塊與主控運算模塊的區別在於普通運算模塊不監控各個運算模塊的工作，也不接收系統狀態數據。其它的功能與主控運算模塊的功能是相同的，其工作流程可參圖5所示，此處不再詳細說明。
[0040]備份運算模塊是作為所有運算模塊的備份，在本發明中採用的是N+1的備份方式，所以在本發明中運算模塊M5既可以作為在主控運算模塊的備份，也可以成為運算模塊M2-M4的普通運算備份，若運算模塊M5成為主控運算模塊後，可將備份運算模塊變為主控運算模塊的工作方式，完成系統狀態的監控，工作方式如圖6所示。一般情況下，備份運算模塊是作為所有的普通運算模塊的備份，在主控運算模塊的控制下，準備替代出故障的普通運算模塊進行工作。圖7是普通備份模塊的流程圖，其工作流程如下。當系統上電啟動，備份模塊M5上電啟動，備份模塊M5的模塊控制容錯程序(即模塊重構管理程序)啟動，啟動模塊的自檢測程序，若自檢測程序不正常，則關閉主控模塊，若正常，將檢測結果告知主控模塊M1，根據主控模塊分配啟動應用程式，周期性地監測本模塊的狀態並發送給主控模塊，同時監控主控狀態，接收主控模塊發來的系統狀態數據，然後處於等待主控模塊命令，有三種可能:1、主控模塊命令在備份模塊上重新加載軟體並啟動，進行模塊自檢測，如果不正常就將結果告知主控模塊並且再次等待主控模塊的命令，若正常將結果告知主控模塊，系統恢復；2、主控模塊命令備份模塊關閉部分優先級低的應用軟體，並進行自檢測，如果不正常將結果告知主控模塊，並等待主控命令，若正常，將結果告知主控模塊，轉入可以正常備份狀態。
[0041]與現有技術相比較，本發明通過上述的分布式綜合模塊化航空電子系統混合式動態重構系統與方法，按機載航電系統的實際使用情況，當出現模塊故障時進行動態重構，並且此過程不會影響到其他無關應用程式的運行，不僅提高飛機的任務可靠性，而且保證現有的安全性，能夠降低系統複雜程度、減少體積重量與功耗、便於獨立開發、簡化系統驗證並具有更大的靈活性。
[0042]可以理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。
【權利要求】
1.一種分布式綜合模塊化航空電子系統混合式動態重構系統，至少包括第一至第五運算模塊及第一與第二 TTE交換機，其中第一至第五運算模塊由第一與第二 TTE交換機連接，第一與第二 TTE交換機執行TTE協議。該協議在通信過程中採用全局時鐘啟動數據的收發，每一個TTE交換機和運算模塊的操作只與全局時間有關，並且該分布式綜合模塊化航空電子系統混合式動態重構系統設置其中一個運算模塊為主重構管理模塊，統一管理全系統的異地遠程重構工作，並設置另外一個運算模塊為備份模塊。
2.如權利要求1所述的分布式綜合模塊化航空電子系統混合式動態重構系統，其特徵在於:備份模塊對主重構管理模塊進行熱備份，備份模塊和主重構管理模塊同時工作，並且它們之間是同步的，所有的其他模塊同時向主重構管理模塊和備份模塊發送相同的數據，備份模塊只接收此數據，並且備份模塊同時對主重構管理模塊的工作狀態進行監控，當發現主重構管理模塊故障，則接收該主重構管理模塊的工作。
3.如權利要求1所述的分布式綜合模塊化航空電子系統混合式動態重構系統，其特徵在於:當一運算模塊出現故障，且還有備份模塊時，啟用備份模塊代替故障模塊，若備份模塊已被使用，則進行降級重構，將其它運算模塊分區中部分優先級低的應用程式關閉，省出的空間運行故障模塊的應用程式。
4.如權利要求1所述的分布式綜合模塊化航空電子系統混合式動態重構系統，其特徵在於:運算模塊包括應用分區、作業系統核心層、硬體模塊支持層，其中應用分區位於三層結構的頂層，包括與飛機任務和功能相關的各種軟體；作業系統核心層屬於中間層，為各種應用程式提供執行平臺，進行機載資源的管理，按照優先級對各種任務進行調度和切換，包括健康監測單元以及模塊重構管理單元，健康監測單元進行分區級和模塊級的監控；模塊重構管理單元包括故障檢測、重構數據處理和重構執行三個組件，故障檢測組件依賴於健康監測單元的報錯進行分區和模塊故障檢測；重構數據處理組件主要工作是識別故障，綜合故障信息，匹配故障信息之間的級聯、耦合關係，形成故障隔離封閉區域，為故障處理提供處理對象和範圍，對重構執行提供決策信息；重構執行組件主要是參考重構數據處理信息，調用重構策略配置庫，執行重構，並對重構的每一個重要、關鍵步驟採用逐步確認的機制，並且保證隨時能終止或者回朔的上一步操作，其中上述的重構策略配置庫裡有多種重構配置方案，當某個模塊出現了問題，根據模塊的問題選擇一個配置方案，進行配置信息更新，系統正常運行。
5.如權利要求4所述的分布式綜合模塊化航空電子系統混合式動態重構系統，其特徵在於:主控模塊還設有一個系統重構策略配置庫，並且主控制模塊在應用分區層有一個系統重構管理分區，包括故障檢測、系統同步、重構數據處理和系統重構執行四個組件，故障檢測組件是通過心跳管理機制，利用心跳機制監控各模塊的應用健康狀態；系統同步組件是保證各個模塊信息共享；重構數據處理組件識別各級故障，綜合各級別故障信息，匹配故障信息之間的級聯、耦合關係，形成故障隔離封閉區域，為故障處理提供處理對象和範圍，停止故障封閉區域運行的程序，包括分區、模塊，軟故障採取重啟分區、模塊的處理，硬故障需要更改配置，則向重構執行組件發送相應指令；系統重構執行組件主要是參考重構數據處理信息，調用系統重構策略配置庫，進行重構執行，恢復系統正常運行。
6.一種利用權利要求1所述的分布式綜合模塊化航空電子系統混合式動態重構系統進行系統重構的方法，其特徵在於該方法包括如下步驟: 系統初始化後，選擇一運算模塊作為重構管理主控模塊，主控模塊將應用程式分配到相應的其他運算模塊，然後其他運算模塊啟動開始工作，同時在其他運算模塊中選擇一模塊作為備份模塊； 系統正常情況時，主控模塊的系統重構管理分區會按照心跳管理機制接受其他運算模塊的自檢測結果，周期地監控系統的健康狀態，並定時將主控模塊的狀態發送給備份模塊。同時，其他運算模塊的模塊重構管理單元會根據健康監測單元的信息進行模塊本身的分區級和模塊級的監測； 如果其他運算模塊軟體出現故障，模塊重構管理單元會根據模塊重構策略配置庫的策略對故障模塊的軟體的重啟動，如果重啟動三次依然有故障，則認為是硬體發生故障，並將故障信息發送給主控模塊，主控模塊將對系統配置表進行查詢，確定備份模塊是否可用，如果可用，則關閉故障模塊，然後修改配置表並將應用程式定位到備份模塊上運行，從而恢復系統的功能； 如果主控模塊的硬體發生了故障，則關閉故障模塊，並將故障信息發送給備份模塊，備份模塊成為系統的主控模塊，對整個系統進行故障管理，並且在其他剩下的運算模塊中的一個模塊進行系統重構管理分區備份，以便在備份模塊出現故障時可以進行系統的管理。
7.如權利要求6所述的方法，其特徵在於:如果其他剩下的運算模塊發生硬體故障，並且備份模塊已經被使用時，則系統進入降級重構模式，主控模塊將對系統所有處理模塊上運行軟體的優先級與發生故障模塊上的軟體的優先級進行比較，如果故障軟體的優先級最低則關閉故障模塊，系統失去相應模塊的功能；如果存在比故障軟體優先級低的應用軟體，則系統將關閉優先級最低的應用軟體，然後修改配置表，最後將故障模塊上的應用軟體定位到新讓出來的運算模塊上。
【文檔編號】G06F11/07GK104133734SQ201410366803
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月29日 優先權日:2014年7月29日
【發明者】詹志娟, 周慶, 熊智勇 申請人:中國航空無線電電子研究所