一种小卫星智能状态监视系统的制作方法
【专利摘要】一种小卫星智能状态监视系统，包括基础数据处理模块、参数订阅模块、数据预处理模块、配置管理模块、指令通信模块、包遥测显示模块、参数属性模块、自定义显示模块、默认参数显示模块、曲线显示模块、健康状态模块、判读显示模块。本发明系统可以实现卫星测试过程中的实时遥测数据显示、遥控指令发送显示、指令判读结果显示、参数基础信息查询显示(包括处理方法)、实时数据曲线显示、整星健康状态显示。通过本发明系统能够帮助卫星测试人员快速、准确的了解卫星的状态信息，具有高集成性、模块化和智能监控等特点。
【专利说明】一种小卫星智能状态监视系统
【技术领域】
[0001]本发明属于小卫星综合测试领域，具体地涉及一种小卫星状态监视工具。
【背景技术】
[0002]航天器数据监视是指航天器在地面综合测试或在轨运行管理过程中，依据判读准贝1J，对航天器上行控制指令、下行遥测数据进行相关性检查，判断航天器各设备工作是否正常、接口是否正确、航天器运行是否正常的过程。根据应用范围，航天器数据监视分为航天器地面综合测试数据监视和航天器在轨运行管理数据监视。数据监视的特点是:1)数据量大，航天器上行遥控令和下行遥测数据量超过数千条，参数刷新速率按照下行速率分为多种，这样在同一秒数据的刷新量非常大；2)数据及时性和准确性，航天器是高精度测量系统，测试过程中的测量数据信息是直观反映航天器工作状态的根源，数据信息的及时性和准确性对航天器综合测试和在轨维护都具有重要意义；3)数据关系复杂性，航天器综合测试过程中的遥测数据和遥控指令之间具有十分复杂的逻辑关系，参数与参数，参数与指令，指令与指令之间具有许多耦合性。
[0003]以往的测试工具是直接将遥测处理结果显示出来供测试人员监视和记录，当有上行指令发送时，测试人员需要找到相关参数进行判读和记录。随着航天器综合测试技术的不断进步，测试效率亟待提升，这种完全靠人工监视和判读的方式已不能满足综合测试自动化发展的需求。
【发明内容】
[0004]本发明解决的技术问题是:克服现有技术的不足，提供了一种小卫星智能状态监视系统，可以对小卫星测试过程中的遥测参数和遥控指令以多种不同的形式进行综合处理和显示，便于测试人员对测试结果进行准确判读。
[0005]本发明的技术解决方案是:一种小卫星智能状态监视系统，包括基础数据处理模块、参数订阅模块、数据预处理模块、配置管理模块、指令通信模块、包遥测显示模块、参数属性模块、自定义显示模块、默认参数显示模块、曲线显示模块、健康状态模块、判读显示模块，其中:
[0006]基础数据处理模块:连接外部的基础信息数据库,获取测试基础信息数据并发送至数据预处理模块；所述的测试基础信息数据包括遥测参数信息、遥控指令信息、指令判据信息；
[0007]参数订阅模块:向外部的实时和历史数据库发送需要订阅的参数，同时接收实时和历史数据库返回的所订阅的参数工程值和源码，并且将参数工程值和源码发送至数据预处理模块；
[0008]数据预处理模块:包括遥测结构数据缓存区和指令结构数据缓存区，其中遥测结构数据缓存区用于存储来自基础数据处理模块的遥测参数信息和参数订阅模块的参数工程值和源码，指令结构数据缓存区用于存储来自基础数据处理模块的遥控指令信息和指令判据信息；两个数据缓存区存储的数据提供给包遥测显示模块、参数属性模块、自定义显示模块、默认参数显示模块、曲线显示模块、健康状态模块和判读显示模块调用；
[0009]配置管理模块:存储小卫星智能状态监视系统的所有XML配置文件，包括系统配置XML文件、自定义页面XML配置文件、默认参数XML配置文件、曲线显示XML配置文件、健康状态XML配置文件；其中系统配置XML文件包括基础信息数据库的IP地址、基础信息数据库的登陆用户名和密码、实时和历史数据库的IP地址、指令广播地址、指令广播端口号；自定义页面XML配置文件包括自定义参数代号、自定义参数ID号、自定义参数描述；默认参数XML配置文件包括默认参数代号、默认参数ID号、默认参数描述；曲线显示XML配置文件包括曲线参数代号、曲线参数ID号、曲线参数描述；健康状态XML配置文件包括健康状态子项目参数代号、健康状态子项目参数ID号、健康状态子项目参数描述、健康状态子项目参数处理方式；
[0010]指令通信模块:实时接收来自外部主测试计算机判读服务器的遥控指令广播信息，并将所述遥控指令广播信息发送至判读显示模块；
[0011]包遥测显示模块:从数据预处理模块获取与包遥测页面相关的遥测参数的参数工程值和源码并在包遥测页面上实时显示；
[0012]自定义显示模块:从配置管理模块调用自定义页面XML配置文件，获取自定义参数代号、自定义参数ID号、自定义参数描述，并从数据预处理模块获取与自定义参数相关的参数工程值和源码在自定义页面上实时显示；
[0013]参数属性模块:从包遥测显示模块获取包遥测页面上的遥测参数的代号，从自定义显示模块获取自定义页面上的遥测参数的代号，从数据预处理模块获取与包遥测页面上的遥测参数的代号以及自定义页面上的遥测参数的代号相对应的参数工程值和源码，并以列表的形式在参数属性页面上显示；
[0014]默认参数显示模块:从配置管理模块调用默认参数XML配置文件，获取默认参数代号、默认参数ID号、默认参数描述，并从数据预处理模块获取与默认参数相对应的参数工程值在默认遥测页面上实时显示；
[0015]曲线显示模块:从配置管理模块调用曲线显示XML配置文件，获取曲线参数代号、曲线参数ID号、曲线参数描述，并从数据预处理模块获取与曲线参数相关的参数工程值以曲线的形式在曲线页面实时显示；
[0016]健康状态模块:从配置管理模块调用健康状态XML配置文件，获取健康状态子项目参数代号、健康状态子项目参数ID号、健康状态子项目参数描述、健康状态子项目参数处理方式，并从数据预处理模块获取与健康状态子项目相对应的参数工程值，将获取的参数工程值按照健康状态子项目参数处理方式进行处理并将处理结果以健康状态子项目为单位在健康状态页面实时显示；
[0017]判读显示模块:接收来自指令通信模块的遥控指令广播信息，从数据预处理模块获取与遥控指令广播信息相关的遥测结构数据缓存区和指令结构数据缓存区的相关数据，并将与指令判据信息相关的参数工程值和源码进行实时显示。
[0018]本发明与现有技术相比的优点在于:
[0019](I)本系统具有高集成性，将遥测数据显示、曲线显示、数据监视工具等多种上层工具集成为小卫星智能状态监视系统，通过这种方式方便测试人员通过一个工具可以完成整星的遥测监视和状态监视；
[0020](2)本系统采用模块化体系结构设计，各个模块具有独立的功能调用方式，可以进行功能升级和接口扩展，便于系统后续的二次开发和升级；
[0021](3)本系统具有较高的智能性，设计出指令判读结果显示、遥测参数信息获取、整星健康状态监视等功能。通过指令通信模块和判读显示模块可以快速返回遥控指令相关判据信息，测试人员不用再去一一查找遥控指令判据遥测，做到对指令发送监视一目了然。参数属性模块可以便利的获取遥测结构数据，帮助测试人员快速分析参数处理信息，对参数状态进行及时响应。整星健康状态监视通过健康状态模块，判断卫星当前是否处于正常状态，当有异常发生时，立即提示错误信息，便于测试人员对整星健康状态做出及时响应；
[0022](4)本系统对于遥测数据订阅采用共享内存方式，以参数ID号为索引存取参数数值信息，这种方式可以保证参数刷新的效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本发明系统的原理图；
[0024]图2为本发明遥测结构数据存储示意图。
【具体实施方式】
[0025]如图1所示，本发明小卫星智能状态监视系统包括:基础数据处理模块、参数订阅模块、数据预处理模块、指令通信模块、包遥测显示模块、自定义显示模块、默认参数显示模块、曲线显示模块、判读显示模块、参数属性模块、健康状态模块、配置管理模块。各组成模块的功能及工作方式如下:
[0026]基础数据处理模块:连接外部的基础信息数据库，获取测试基础信息数据，包括遥测参数信息、遥控指令信息、指令判据信息，并且将测试基础信息数据发送给数据预处理模块。遥测参数信息包括参数ID号、参数代号、参数描述、参数类型、参数位置信息、参数长度、参数处理方法。主要用于构造遥测结构数据。遥控指令信息包括指令ID号、指令代号、指令描述、指令类型、指令长度、指令码字、指令判据ID号。指令判据信息包括指令判据ID号、指令判据描述、指令判据类型、指令判读范围、指令判读时限。遥控指令信息和指令判据信息共同构成指令结构数据，其中遥控指令信息中的指令判据ID号作为主键与指令判据信息关联。
[0027]参数订阅模块:向外部的实时和历史数据库发送需要订阅的参数，并接收实时和历史数据库返回的所订阅的实时参数工程值和源码，并且将参数工程值和源码发送给数据预处理模块。
[0028]数据预处理模块:开辟遥测结构数据缓存区，用于存储来自基础数据处理模块的遥测参数信息和参数订阅模块的参数工程值和源码。开辟指令结构数据缓存区，用于存储来自基础数据处理模块的指令信息和指令判据信息；将遥测结构数据和指令结构数据提供给包遥测显示模块、自定义显示模块、默认参数显示模块、曲线显示模块、判读显示模块、参数属性模块、健康状态模块调用。
[0029]包遥测显示模块:首先通过数据预处理模块获取包遥测页面显示遥测参数；其次通过数据预处理模块获取相对应的包遥测结构数据；最后将获取到的包遥测参数工程值和源码实时显示到包遥测页面。包遥测结构数据包括系统ID号、包代号、包标识、包长度、包子标识、包描述。其中系统ID号号为主键，作为包遥测结构数据的唯一性标识；包代号为包遥测结构数据自定义标识符号；包标识为包遥测数据在帧遥测数据中的十六进制标识符；包长度包遥测数据在帧遥测数据中占据的长度；包子标识为区分复用类型包遥测十六进制标识符；包描述为包遥测定义描述。
[0030]自定义显示模块:首先读取自定义页面XML配置文件，获取到自定义参数代号、自定义参数ID号、自定义参数描述；其次通过数据预处理模块获取自定义页面相对应的遥测结构数据；最后将获取到的自定义遥测参数工程值和源码实时显示到自定义页面。
[0031]默认参数显示模块:首先读取默认参数XML配置文件，获取到默认参数代号、默认参数ID号、默认参数描述；其次通过数据预处理模块获取默认页面相对应的遥测结构数据；最后将获取到的默认遥测参数工程值实时显示到默认遥测页面。
[0032]曲线显示模块:首先读取曲线显示XML配置文件，获取到曲线参数代号、曲线参数ID号、曲线参数描述；其次通过数据预处理模块获取曲线页面对应的遥测结构数据；最后将获取到的遥测参数工程值以曲线的形式实时显示到曲线页面。
[0033]参数属性模块:首先获取包遥测页面和自定义遥测页面所选取参数的参数代号；其次通过数据预处理模块获取该参数的遥测结构数据，最后将获取到的遥测结构数据以列表的形式显示在参数属性页面。
[0034]健康状态模块:首先读取健康状态XML配置文件，获取到健康状态子项目描述、健康状态子项目参数代号、健康状态子项目参数ID号、健康状态子项目参数描述、健康状态子项目参数处理方式；其次通过数据预处理模块获取相对应的遥测结构数据，然后将获取到的遥测参数工程值按照健康状态子项目参数处理方式进行判断；最后将判断的结果显示在健康状态页面；其中健康子项目为某一种健康子状态定义，当满足健康子项目判读范围时则认为异常；参数ID号和参数描述为健康子项目中包含的判据参数；健康子项目参数处理方式为判断子项目健康状态的处理方法，包括结果、循环、增量、转换。
[0035]指令通信模块:实时接收来自外部MTP判读服务器的遥控指令广播信息，并且将遥控指令广播信息发送给判读显示模块，其中遥控指令广播信息为包含指令执行时间、指令ID号、指令码字、指令执行结果的结构化数据。
[0036]判读显示模块:首先接收来自指令通信模块的遥控指令广播信息，其次通过数据预处理模块获取指令结构数据，再通过指令结构数据中的判据ID号获取判据信息，从而得到和指令相关参数的遥测结构数据，最后将指令判据参数的遥测工程值和源码实时显示。当有下一条指令执行时，自动刷新为下一条指令的判据参数遥测工程值和源码。同时可以选择已执行过的指令，读取相关判据参数参数遥测工程值和源码。
[0037]配置管理模块:管理监视工具的所有XML配置文件，包括系统配置XML文件、自定义页面XML配置文件、默认参数XML配置文件、曲线显示XML配置文件、健康状态XML配置文件。其中系统配置XML文件中包括基础信息数据库IP、基础信息数据库登陆用户名和密码、实时和历史数据库IP、指令广播地址、指令广播端口号；自定义页面XML配置文件包括自定义参数代号、自定义参数ID号、自定义参数描述；默认参数XML配置文件包括默认参数代号、默认参数ID号、默认参数描述；曲线显示XML配置文件包括曲线参数代号、曲线参数ID号、曲线参数描述；健康状态XML配置文件包括健康状态子项目描述、健康状态子项目参数代号、健康状态子项目参数ID号、健康状态子项目参数描述、健康状态子项目参数处理方式。
[0038]本发明系统的具体工作流程如下:
[0039](I)初始化，通过配置管理模块读取系统配置信息，根据系统配置信息连接基础数据库。获取测试基础信息数据，包括遥测参数信息、遥控指令信息、指令判据信息，并且将测试基础信息数据发送给数据预处理模块；
[0040](2)连接外部基础数据库，连接成功后通过基础数据处理模块加载指令信息，读取指令主表中的一条指令，将该指令属性依次写入Map表中，根据指令ID号获取指令判据，将判据信息存入相关指令判据数组，生成一条指令结构数据。继续读取下一条指令，直到遍历完所有指令。然后将所有指令结构数据发送给数据预处理模块；
[0041](3)连接外部实时和历史数据库，连接成功后发送需要订阅的参数。接收实时和历史数据库返回的所订阅的实时参数工程值和源码，将参数工程值和源码发送给数据预处理模块；
[0042](4)数据预处理模块订阅参数信息并根据请求发送相应结构数据。开辟遥测结构数据缓存区，用于存储来自基础数据处理模块的遥测参数信息和参数订阅模块的参数工程值和源码。开辟指令结构数据缓存区，用于存储来自基础数据处理模块的指令信息和指令判据信息。将遥测结构数据和指令结构数据提供给包遥测显示模块、自定义显示模块、默认参数显示模块、曲线显示模块、判读显示模块、参数属性模块、健康状态模块调用；
[0043](5)包遥测显示、自定义页面显示、默认参数显示、曲线显示页面打开时，读取相应XML配置文件，获取页面中的参数ID号，再将参数ID号以数组的形式发送给数据预处理模块。数据预处理模块根据参数ID号，通过哈希查表法读取参数遥测结构数据，并将参数遥测结构数据返回给相应页面显示；
[0044](6)判读显示页面，首先接收来自指令通信模块的遥控指令广播信息，其次通过数据预处理模块获取指令结构数据，再通过指令结构数据中的判据ID号获取判据信息，从而得到和指令相关参数的遥测结构数据，最后将指令判据参数的遥测工程值和源码实时显示。当有下一条指令执行时，自动刷新为下一条指令的判据参数遥测工程值和源码。同时可以选择已执行过的指令，读取相关判据参数参数遥测工程值和源码；
[0045](7)健康状态显示页面，首先读取健康状态XML配置文件，获取到健康状态子项目描述、健康状态子项目参数代号、健康状态子项目参数ID号、健康状态子项目参数描述、健康状态子项目参数处理方式；其次通过数据预处理模块获取相对应的遥测结构数据，然后将获取到的遥测参数工程值按照健康状态子项目参数处理方式进行判断；最后将判断的结果显示在健康状态页面。
[0046]如图2所示，遥测结构数据存储方式如下:
[0047]当有参数更新时，参数订阅模块将参数更新数据发送给数据预处理模块。数据预处理模块通过参数ID号，将参数更新信息发送到参数MAP缓存，MAP缓存以参数ID号为索弓丨，通过哈希查表法将更新数据发送给遥测结构数据；当数据预处理模块需要获取遥测结构数据时，数据预处理模块将参数ID号发送到参数MAP缓存，MAP缓存以参数ID号位索引，通过哈希查表法找到对应的遥测结构数据，并将遥测结构数据返回给数据预处理模块。
[0048]遥测结构数据包括内容有:参数ID号、参数代号、参数描述、参数类型、参数位置信息、参数长度、参数处理方法、参数精度、参数工程值/源码、参数刷新时间。其中参数ID号为主键，作为参数唯一性标识；参数代号为参数结构数据自定义标识符号；参数描述为参数定义描述；参数类型为参数所属类型，包括无符号整型、有符号整型、浮点型、字符型；参数位置信息为参数在帧遥测中的字节位置；参数长度为参数在帧遥测中字节长度；参数处理方法为参数解析为具体实数值时采用的处理方式，包括直读、曲线、温度、补码、描述；参数精度为浮点型参数有效小数位数；参数工程值/源码为参数处理完成后的实数值与十六进制原始值，参数刷新时间为参数处理后的具体时间。
[0049]指令结构数据包括内容有:指令ID号、指令代号、指令描述、指令类型、指令长度、指令码字、指令判据ID号、指令判据描述、指令判据类型、指令判读范围、指令判读时限。其中指令ID号为主键，作为指令唯一性标识；指令代号为指令结构数据自定义标识符号；指令描述为指令定义描述；指令类型为指令所属类型，包括符号指令、数据指令；指令长度为指令码字字节长度；指令码字为指令码具体内容；指令判据ID号为指令判据主键，作为指令判据唯一性标识；指令判据描述为指令判据定义描述；指令判据类型为指令判据所属类型，包括结果、循环、增量、转换；指令判读范围为指令判据包含判据信息的具体判读范围；指令判读时限为指令判读最长时限要求。
[0050]本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
【权利要求】
1.一种小卫星智能状态监视系统，其特征在于:包括基础数据处理模块、参数订阅模块、数据预处理模块、配置管理模块、指令通信模块、包遥测显示模块、参数属性模块、自定义显示模块、默认参数显示模块、曲线显示模块、健康状态模块、判读显示模块，其中: 基础数据处理模块:连接外部的基础信息数据库，获取测试基础信息数据并发送至数据预处理模块；所述的测试基础信息数据包括遥测参数信息、遥控指令信息、指令判据信息； 参数订阅模块:向外部的实时和历史数据库发送需要订阅的参数，同时接收实时和历史数据库返回的所订阅的参数工程值和源码，并且将参数工程值和源码发送至数据预处理模块； 数据预处理模块:包括遥测结构数据缓存区和指令结构数据缓存区，其中遥测结构数据缓存区用于存储来自基础数据处理模块的遥测参数信息和参数订阅模块的参数工程值和源码，指令结构数据缓存区用于存储来自基础数据处理模块的遥控指令信息和指令判据信息；两个数据缓存区存储的数据提供给包遥测显示模块、参数属性模块、自定义显示模块、默认参数显示模块、曲线显示模块、健康状态模块和判读显示模块调用； 配置管理模块:存储小卫星智能状态监视系统的所有XML配置文件，包括系统配置XML文件、自定义页面XML配置文件、默认参数XML配置文件、曲线显示XML配置文件、健康状态XML配置文件；其中系统配置XML文件包括基础信息数据库的IP地址、基础信息数据库的登陆用户名和密码、实时和历史数据库的IP地址、指令广播地址、指令广播端口号；自定义页面XML配置文件包括自定义参数代号、自定义参数ID号、自定义参数描述；默认参数XML配置文件包括默认参数代号、默认参数ID号、默认参数描述；曲线显示XML配置文件包括曲线参数代号、曲线参数ID号、曲线参数描述；健康状态XML配置文件包括健康状态子项目参数代号、健康状态子项目参数ID号、健康状态子项目参数描述、健康状态子项目参数处理方式； 指令通信模块:实时接收来自外部主测试计算机判读服务器的遥控指令广播信息，并将所述遥控指令广播信息发送至判读显示模块； 包遥测显示模块:从数据预处理模块获取与包遥测页面相关的遥测参数的参数工程值和源码并在包遥测页面上实时显示； 自定义显示模块:从配置管理模块调用自定义页面XML配置文件，获取自定义参数代号、自定义参数ID号、自定义参数描述，并从数据预处理模块获取与自定义参数相关的参数工程值和源码在自定义页面上实时显示； 参数属性模块:从包遥测显示模块获取包遥测页面上的遥测参数的代号，从自定义显示模块获取自定义页面上的遥测参数的代号，从数据预处理模块获取与包遥测页面上的遥测参数的代号以及自定义页面上的遥测参数的代号相对应的参数工程值和源码，并以列表的形式在参数属性页面上显示； 默认参数显示模块:从配置管理模块调用默认参数XML配置文件，获取默认参数代号、默认参数ID号、默认参数描述，并从数据预处理模块获取与默认参数相对应的参数工程值在默认遥测页面上实时显示； 曲线显示模块:从配置管理模块调用曲线显示XML配置文件，获取曲线参数代号、曲线参数ID号、曲线参数描述，并从数据预处理模块获取与曲线参数相关的参数工程值以曲线的形式在曲线页面实时显示； 健康状态模块:从配置管理模块调用健康状态XML配置文件，获取健康状态子项目参数代号、健康状态子项目参数ID号、健康状态子项目参数描述、健康状态子项目参数处理方式，并从数据预处理模块获取与健康状态子项目相对应的参数工程值，将获取的参数工程值按照健康状态子项目参数处理方式进行处理并将处理结果以健康状态子项目为单位在健康状态页面实时显示； 判读显示模块:接收来自指令通信模块的遥控指令广播信息，从数据预处理模块获取与遥控指令广播信息相关的遥测结构数据缓存区和指令结构数据缓存区的相关数据，并将与指令判据信息相关的参数工程值和源码进行实时显示。
【文档编号】G06F17/30GK104281678SQ201410515851
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年9月29日 优先权日:2014年9月29日
【发明者】韩冬, 赵川, 杨海龙, 樊妍睿, 戴涧峰 申请人:航天东方红卫星有限公司