一種高復雜度航天器gnc數(shù)據(jù)實時智能處理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種高復雜度航天器GNC數(shù)據(jù)實時智能處理系統(tǒng)，包括服務器端、客戶端和以太網(wǎng)，服務器端與客戶端之間通過以太網(wǎng)通信，服務器端包括采集模塊、解包模塊、解碼模塊、實時處理模塊、通信模塊和中斷掃描模塊。采集模塊接收遙測原碼數(shù)據(jù)；解包模塊根據(jù)CCSDC協(xié)議進行解析，提取出GNC數(shù)據(jù)，解碼模塊將GNC數(shù)據(jù)按照解碼表解算為物理參數(shù)；實時處理模塊將物理參數(shù)對應的相關信息存儲在實時數(shù)據(jù)庫中，中斷掃描模塊對實時數(shù)據(jù)庫中存儲的物理參數(shù)對應的相關信息進行狀態(tài)監(jiān)測。本發(fā)明采用分布式架構，穩(wěn)定可靠，實時性、通用性和擴展性強，有效地解決了高復雜度航天器GNC海量測試數(shù)據(jù)的實時自動處理需求。
【專利說明】-種高復雜度航天器GNC數(shù)據(jù)實時智能處理系統(tǒng)

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種高復雜度航天器GNC數(shù)據(jù)實時智能處理系統(tǒng)，屬于航天器GNC數(shù) 據(jù)處理【技術領域】。

【背景技術】
[0002] 近年來，隨著我國航天任務的深入，航天器復雜度越來越高，W探月=期工程為 例，其主要任務是研制并發(fā)射新的月球探測器，實現(xiàn)月面軟著陸和無人采樣，并將樣品返回 地面，開展月球科學探測和月球樣品地面分析研究。CE-5探測器作為=期首發(fā)型號，由返回 器、軌道器、著陸器和上升器組成，其地面測試與在軌飛行都將為我國的深空探測事業(yè)留下 大量寶貴的數(shù)據(jù)。在地面測試中，GNC系統(tǒng)存在測試設備種類最多、數(shù)據(jù)量最大，更新頻率 最快、分布式測試等特點；在軌飛行過程，存在任務周期長、部件多、組成復雜，且工作模式 和工作環(huán)境與其他型號差別較大，工程遙測參數(shù)多、處理類型多樣等特點，為此，對GNC地 面測試數(shù)據(jù)和在軌飛行遙測數(shù)據(jù)的實時處理、自主智能分析、海量存儲和數(shù)據(jù)挖掘等工作 提出了更高的要求。
[0003] 在現(xiàn)有的航天器遙測數(shù)據(jù)和地面測試數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，其對數(shù)據(jù)的處理順序為： 接收數(shù)據(jù)，存入永久型數(shù)據(jù)庫（如化acle、SQL Server等），客戶端向數(shù)據(jù)庫請求數(shù)據(jù)，解 碼并顯示。在數(shù)據(jù)源更新頻率快、通道多、單路數(shù)據(jù)量大的情況下，最終看到的客戶端判讀 界面會有秒級W上的延遲；且不支持復雜算法等智能判讀方法，過于依賴科研人員的人力、 精力和經(jīng)驗，易產(chǎn)生錯判、誤判等問題。
[0004] 高復雜度航天器通常由多艙器組成，且有可能不在同一測試環(huán)境中進行測試，在 地面測試中存在分布式測試的需求，現(xiàn)有通訊協(xié)議并不能滿足該些新的需求。另外，現(xiàn)有數(shù) 據(jù)處理系統(tǒng)還存在通用性不強，用戶需要輸入和訂制的內(nèi)容過多等缺點，在型號研制周期 緊張的條件下會一定程度上影響整體進度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要求解決的技術問題是；客服現(xiàn)有技術的不足，提供一種高復雜度航天 器GNC數(shù)據(jù)實時智能處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備強實時性，支持智能自動判讀和分布式測試；通 用性強，易于布署，成本低，用戶操作簡單等特點。
[0006] 本發(fā)明包括如下技術方案：
[0007] 一種高復雜度航天器GNC數(shù)據(jù)實時智能處理系統(tǒng)，包括：服務器端、客戶端和W太 網(wǎng)，服務器端與客戶端之間通過W太網(wǎng)通信，服務器端包括采集模塊、解包模塊、解碼模塊、 實時處理模塊、通信模塊和中斷掃描模塊；
[000引采集模塊采集航天器測控/數(shù)傳設備發(fā)送的遙測原碼數(shù)據(jù)，并將所述原碼數(shù)據(jù)送 入解包模塊，解包模塊根據(jù)CCSDC協(xié)議對接收到的遙測原碼數(shù)據(jù)進行解析，提取出所述遙 測原碼數(shù)據(jù)中的GNC數(shù)據(jù)并送入解碼模塊，解碼模塊將GNC數(shù)據(jù)按照解碼表解算為物理參 數(shù)，提供給實時處理模塊；實時處理模塊將所述物理參數(shù)對應的相關信息；名稱、參數(shù)值、 類型、含義、時間和報警范圍存儲在實時數(shù)據(jù)庫中，中斷掃描模塊對實時數(shù)據(jù)庫中存儲的物 理參數(shù)對應的相關信息進行狀態(tài)監(jiān)測，如果參數(shù)狀態(tài)有更新，則通過軟件中斷的模式觸發(fā) 通信模塊，通信模塊從實時數(shù)據(jù)庫中將發(fā)生狀態(tài)更新的物理參數(shù)的相關信息提取出來，通 過W太網(wǎng)提供給客戶端；
[0009] 所述實時數(shù)據(jù)庫是建立在內(nèi)存中開辟出的獨立存儲空間中的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，所述類 型是指參數(shù)的實際物理類型，共有=種；整型，浮點，數(shù)組；含義是指經(jīng)過當量處理之后的 物理含義；時間是指參數(shù)狀態(tài)更新的時刻；報警范圍是指參數(shù)的域值范圍，超過此范圍則 為異常狀態(tài)。
[0010] 所述采集模塊接收航天器測控/數(shù)傳設備發(fā)送的遙測原碼數(shù)據(jù)具體為：
[0011] (2. 1)采集模塊判斷是否接收到用戶的遙測數(shù)據(jù)訂閱指令，如果接收到遙測數(shù)據(jù) 訂閱指令并且校驗正確，則進入步驟（2.2);否則采集模塊放棄該遙測數(shù)據(jù)訂閱指令，等待 下一條指令的到來；
[0012] (2. 2)采集模塊根據(jù)所述遙測數(shù)據(jù)訂閱指令，向航天器測控/數(shù)傳設備發(fā)送所述 遙測數(shù)據(jù)訂閱指令對應的訂閱請求，之后進入步驟（2.3);
[001引 （2.如航天器測控/數(shù)傳設備接收到訂閱請求后，根據(jù)該訂閱請求中的信息，將對 應的遙測原碼數(shù)據(jù)發(fā)送給采集模塊。
[0014] 所述解包模塊根據(jù)CCSDC協(xié)議對接收到的遙測原碼數(shù)據(jù)進行解析，提取出所述遙 測原碼數(shù)據(jù)中的GNC數(shù)據(jù)具體為：
[0015] (3. 1)解包模塊將接收到的遙測原碼數(shù)據(jù)放入在內(nèi)存中開辟的循環(huán)緩沖區(qū)中；
[0016] (3. 2)提取循環(huán)緩沖區(qū)中存儲的第一帖數(shù)據(jù)的帖頭，判斷所述帖頭的內(nèi)容是否與 預設帖頭結(jié)構相符，如果相符，則所述第一帖數(shù)據(jù)有效，之后進入步驟（3.3);否則將所述 循環(huán)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)清空；
[0017] (3. 3)如果所述循環(huán)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)長度大于等于帖頭中的數(shù)據(jù)長度信息，則根 據(jù)帖頭中的數(shù)據(jù)長度信息在所述第一帖數(shù)據(jù)中提取相應長度的數(shù)據(jù)，之后進入步驟化4); 如果所述循環(huán)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)長度小于帖頭中的數(shù)據(jù)長度信息，則返回步驟（3.1);
[001引 （3. 4)根據(jù)CCSDC協(xié)議對在第一帖數(shù)據(jù)中提取出來的數(shù)據(jù)進行解析，從中得到GNC 數(shù)據(jù)；
[0019] (3.5)循環(huán)執(zhí)行步驟化2)?（3. 4)，直到循環(huán)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)長度不足一帖，返 回步驟（3. 1)。
[0020] 所述解碼表具體為：
[0021]

【權利要求】
1. 一種高復雜度航天器GNC數(shù)據(jù)實時智能處理系統(tǒng)，其特征在于包括：服務器端、客戶 端和以太網(wǎng)，服務器端與客戶端之間通過以太網(wǎng)通信，服務器端包括采集模塊、解包模塊、 解碼模塊、實時處理模塊、通信模塊和中斷掃描模塊； 采集模塊采集航天器測控/數(shù)傳設備發(fā)送的遙測原碼數(shù)據(jù)，并將所述原碼數(shù)據(jù)送入解 包模塊，解包模塊根據(jù)CCSDC協(xié)議對接收到的遙測原碼數(shù)據(jù)進行解析，提取出所述遙測原 碼數(shù)據(jù)中的GNC數(shù)據(jù)并送入解碼模塊，解碼模塊將GNC數(shù)據(jù)按照解碼表解算為物理參數(shù)，提 供給實時處理模塊；實時處理模塊將所述物理參數(shù)對應的相關信息：名稱、參數(shù)值、類型、 含義、時間和報警范圍存儲在實時數(shù)據(jù)庫中，中斷掃描模塊對實時數(shù)據(jù)庫中存儲的物理參 數(shù)對應的相關信息進行狀態(tài)監(jiān)測，如果參數(shù)狀態(tài)有更新，則通過軟件中斷的模式觸發(fā)通信 模塊，通信模塊從實時數(shù)據(jù)庫中將發(fā)生狀態(tài)更新的物理參數(shù)的相關信息提取出來，通過以 太網(wǎng)提供給客戶端； 所述實時數(shù)據(jù)庫是建立在內(nèi)存中開辟出的獨立存儲空間中的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，所述類型是 指參數(shù)的實際物理類型，共有三種：整型，浮點，數(shù)組；含義是指經(jīng)過當量處理之后的物理 含義；時間是指參數(shù)狀態(tài)更新的時刻；報警范圍是指參數(shù)的域值范圍，超過此范圍則為異 常狀態(tài)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種高復雜度航天器GNC數(shù)據(jù)實時智能處理系統(tǒng)，其特征在 于：所述采集模塊接收航天器測控/數(shù)傳設備發(fā)送的遙測原碼數(shù)據(jù)具體為： (2. 1)采集模塊判斷是否接收到用戶的遙測數(shù)據(jù)訂閱指令，如果接收到遙測數(shù)據(jù)訂閱 指令并且校驗正確，則進入步驟（2.2);否則采集模塊放棄該遙測數(shù)據(jù)訂閱指令，等待下一 條指令的到來； (2. 2)采集模塊根據(jù)所述遙測數(shù)據(jù)訂閱指令，向航天器測控/數(shù)傳設備發(fā)送所述遙測 數(shù)據(jù)訂閱指令對應的訂閱請求，之后進入步驟（2.3); (2. 3)航天器測控/數(shù)傳設備接收到訂閱請求后，根據(jù)該訂閱請求中的信息，將對應的 遙測原碼數(shù)據(jù)發(fā)送給采集模塊。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種高復雜度航天器GNC數(shù)據(jù)實時智能處理系統(tǒng)，其特征在 于：所述解包模塊根據(jù)CCSDC協(xié)議對接收到的遙測原碼數(shù)據(jù)進行解析，提取出所述遙測原 碼數(shù)據(jù)中的GNC數(shù)據(jù)具體為： (3. 1)解包模塊將接收到的遙測原碼數(shù)據(jù)放入在內(nèi)存中開辟的循環(huán)緩沖區(qū)中； (3. 2)提取循環(huán)緩沖區(qū)中存儲的第一幀數(shù)據(jù)的幀頭，判斷所述幀頭的內(nèi)容是否與預設 幀頭結(jié)構相符，如果相符，則所述第一幀數(shù)據(jù)有效，之后進入步驟（3.3);否則將所述循環(huán) 緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)清空； (3. 3)如果所述循環(huán)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)長度大于等于幀頭中的數(shù)據(jù)長度信息，則根據(jù)幀 頭中的數(shù)據(jù)長度信息在所述第一幀數(shù)據(jù)中提取相應長度的數(shù)據(jù)，之后進入步驟（3.4);如 果所述循環(huán)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)長度小于幀頭中的數(shù)據(jù)長度信息，則返回步驟（3. 1); (3. 4)根據(jù)CCSDC協(xié)議對在第一幀數(shù)據(jù)中提取出來的數(shù)據(jù)進行解析，從中得到GNC數(shù) 據(jù)； (3.5)循環(huán)執(zhí)行步驟（3.2)?（3. 4)，直到循環(huán)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)長度不足一幀，返回步 驟（3. 1)。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種高復雜度航天器GNC數(shù)據(jù)實時智能處理系統(tǒng)，所述解碼 表具體為：
參數(shù)代號：遙測參數(shù)具有的唯一標識； 參數(shù)名稱：遙測參數(shù)的物理名稱； 起始字節(jié)：參數(shù)在GNC數(shù)據(jù)中的起始位置； 字節(jié)個數(shù)：參數(shù)所占用的原碼字節(jié)數(shù)； 字節(jié)順序：對于兩個及兩個字節(jié)以上的參數(shù)，其原碼數(shù)據(jù)的排列順序，分為高字節(jié)在前 和低字節(jié)在前兩種； 數(shù)據(jù)類型：參數(shù)的類型，包括原碼、補碼、浮點三種類型； 起始位：若參數(shù)不滿1個字節(jié)或跨字節(jié)，則此列定義了所占用比特位的起始位置； 終止位：若參數(shù)不滿1個字節(jié)或跨字節(jié)，則此列定義了所占用比特位的終止位置； 當量：參數(shù)乘以當量后得到有實際物理單位的值。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種高復雜度航天器GNC數(shù)據(jù)實時智能處理系統(tǒng)，其特征在 于：所述通信模塊從實時數(shù)據(jù)庫中將發(fā)生狀態(tài)更新的物理參數(shù)的相關信息提取出來，通過 以太網(wǎng)提供給客戶端具體為： (5. 1)通信模塊從實時數(shù)據(jù)庫中將發(fā)生狀態(tài)更新的物理參數(shù)的相關信息提取出來，存 儲在內(nèi)存中； (5.2)客戶端使用UDP數(shù)據(jù)包向以太網(wǎng)絡中進行廣播，查詢服務器端的實時數(shù)據(jù)庫中 是否包含客戶端指定的物理參數(shù)相關信息，如果包含，則通信模塊向客戶端回送UDP包，表 明包含此參數(shù)，之后進入步驟（5. 3);否則通信模塊不響應客戶端； (5. 3)通信模塊與客戶端建立點對點的連接，使用TCP/IP協(xié)議進行數(shù)據(jù)通信，將步驟 (5. 1)中存儲在內(nèi)存中的客戶端指定的物理參數(shù)發(fā)送給客戶端。
【文檔編號】G06F9/44GK104486335SQ201410771392
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月12日 優(yōu)先權日:2014年12月12日
【發(fā)明者】王志毅, 蔣金哲, 王瀛, 周遠林, 劉凱, 藺玥, 郭澤, 趙巖 申請人:北京控制工程研究所