一种基于多任务的卫星指令序列处理方法及装置制造方法
【专利摘要】一种基于多任务的卫星指令序列处理方法及装置，所述方法包括以下步骤：（1）获取遥控指令任务所需的所有间接指令；（2）根据每条注入数据的最大封装值将所有间接指令封装到相应数目的注入数据的格式中形成指令序列，其中所述指令序列包括至少一指令任务；（3）发送所述指令序列中的所有注入数据。本发明大大降低了地面操作次数，简化了操作流程，减少了人为操作失误，有效提高了遥控操作的可靠性、安全性和易用性；同时减少了地面操作时间，降低了遥控资源占有率，提高了遥控效率。
【专利说明】一种基于多任务的卫星指令序列处理方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及航天测量与控制【技术领域】，具体的说，是一种高效率的地面对航天器程控中基于多任务的卫星指令序列处理方法及装置。
【背景技术】
[0002]地面对航天器的程控方式一般有两种:间接指令方式和注入数据方式。间接指令长度较短，其数据域长度为几十字节，主要是一些单机或软件状态切换、参数设置等控制指令；间接指令的处理包括:产生、申请发送、发送、判断执行情况等过程，需要多人参与多个操作，每条间接指令的处理最短需要6秒时间。注入数据长度较长，其数据域长度约几百字节，主要是轨道数据、星历数据、软件代码等较长的数据；注入数据方式每条注入数据的处理最短需要8秒时间。随着卫星的功能越来越复杂，完成一次控制任务或载荷任务需要多个单机多条间接指令按照一定的流程依次执行，有些任务需要几十条甚至成百上千条指令按照一定流程依次执行。目前，都是通过地面多次发送间接指令完成，现有的间接指令逐条发送方式注入次数多，花费时间长，需要耗费大量的人力和信道资源，给任务的正常执行带来一定的风险。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于，提供一种基于多任务的卫星指令序列处理方法，能够简化地面遥控操作，提高遥控资源利用率，提高任务的可靠性和安全性。
[0004]为实现上述目的，本发明提供了一种基于多任务的卫星指令序列处理方法，包括以下步骤:(1)获取遥控指令任务所需的所有间接指令；(2)根据每条注入数据的最大封装值将所有间接指令封装到相应数目的注入数据的格式中形成指令序列，其中所述指令序列包括至少一指令任务；(3)发送所述指令序列中的所有注入数据。
[0005]进一步，所述至少一指令任务包括至少一条注入数据，所述至少一条注入数据包括至少一条间接指令。
[0006]进一步，所述指令序列格式为:长度:用于标识从有效性字段开始至任务指令列表字段结束的总字节长度；类型:用于区分卫星执行的不同指令任务类型；校验和:用于标识从有效性字段开始至任务指令列表字段结束所有字节的累加和校验，只有校验通过卫星才会执行此条指令序列；有效性:自定义功能；任务数:用于标识所有指令任务数量；总指令数:用于标识当次指令序列包括的总指令数；任务信息:用于标识所有指令任务的相应起始指令编号信息，每项指令任务都有两字节信息；任务指令列表:用于标识所有指令明细。其中，所述任务数从I开始编号。所述任务信息中所有指令任务的起始指令编号从I开始编号，空指令任务的起始指令编号固定填O。
[0007]本发明的另一目的，还提供一种基于多任务的卫星指令序列处理装置，包括:一指令获取模块，用于获取遥控指令任务所需的所有间接指令；一封装模块，与所述指令获取模块相连，用于根据每条注入数据的最大封装值将所有间接指令封装到相应数目的注入数据的格式中形成指令序列，其中所述指令序列包括至少一指令任务；一发送模块，与所述封装模块相连，用于发送所述指令序列中的所有注入数据。
[0008]本发明的优点在于，大大降低了地面操作次数，简化了操作流程，减少了人为操作失误，有效提高了遥控操作的可靠性、安全性和易用性；同时减少了地面操作时间，降低了遥控资源占有率，提闻了遥控效率；并且通过指令序列的双重校验和指令的几余执行提闻了载荷任务的可靠性和安全性，有较强的工程应用前景，也可推广应用在其他卫星的载荷任务或其它需要多条指令配合的复杂任务的遥控格式中。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1，本发明所述的一种基于多任务的卫星指令序列处理方法的流程图；
图2，是本发明所述指令序列格式示意图；
图3，本发明所述的一种基于多任务的卫星指令序列处理装置的架构图。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图对本发明提供的一种基于多任务的卫星指令序列处理方法及装置的【具体实施方式】做详细说明。
[0011]参见图1所示，一种基于多任务的卫星指令序列处理方法，包括以下步骤:S11:获取遥控指令任务所需的所有间接指令；S12:根据每条注入数据的最大封装值将所有间接指令封装到相应数目的注入数据的格式中形成指令序列，其中所述指令序列包括至少一指令任务；S13:发送所述指令序列中的所有注入数据。以下是对上述步骤的详细描述。
[0012]Sll:获取遥控指令任务所需的所有间接指令。
[0013]经分析，卫星遥控指令任务所需的指令均为间接指令，如果将间接指令封装到注入数据的格式中，那么每条注入数据可容纳多条(例如12条)间接指令，这将大大提高测控弧段利用率，并且大大降低地面遥控操作的复杂性。以现有的卫星遥控格式约定为例，一条完整的遥控帧(即注入数据)最长仅支持512字节，而每条间接指令的字节信息规定为29字节，加上相应的包头包围以及指令信息，所以一条注入数据可以封装的间接指令数目最多是12条。但实际上，实际应用中，如果遥控帧长(512)以及间接指令的字节信息(29)都是可以调整的，注入数据可容纳的间接指令数量根据实际情况确定。
[0014]S12:根据每条注入数据的最大封装值将所有间接指令封装到相应数目的注入数据的格式中形成指令序列。
[0015]由于每条注入数据可以包含多条间接指令，因此可以将遥控指令任务需求的所有间接指令封装成一条或多条注入数据，形成一个指令序列进行处理；例如某载荷任务需要12条间接指令，则将12条间接指令依序封装到一个注入数据的格式中形成一条指令序列；指令序列内部的指令可以动态的填入各条短指令信息，不需要固定顺序，大大提高了遥控效率。也即一指令序列中包括至少一指令任务，一指令任务包括至少一条注入数据，一条注入数据包括至少一条间接指令。
[0016]参考图2，所述指令序列格式可以包括长度、类型、校验和、有效性、任务数、总指令数以及任务指令列表。
[0017]其中，长度:用于标识从有效性字段开始至任务指令列表字段结束的总字节长度，无无符号整型，占4B (字节)；
类型:用于区分卫星执行的不同指令任务类型，比如成像、观测、数据传输等，占2B ；校验和:用于标识从有效性字段开始至任务指令列表字段结束所有字节的累加和校验，只有校验通过卫星才会执行此条指令序列，占2B ；
有效性:为自定义功能，可以固定填77H，占IB ；
任务数:用于标识所有指令任务数量，占1B，从I开始编号，每个指令序列可以包括多个指令任务；
总指令数:用于标识当次指令序列包括的总指令数，占2B，总指令数最大值取决于星载计算机开辟给指令序列SRAM的大小，总指令数取值范围为广550 ；
任务信息:用于标识所有指令任务的相应起始指令编号信息，每项指令任务有两字节信息，其中，所有指令任务的起始指令编号从I开始编号，空指令任务的起始指令编号固定填O;
任务指令列表:用于标识所有指令明细，占字节数为可变量，每一间接指令包括N字节信息，信息包含各条间接指令的指令执行时间、指令码、指令参数等。
[0018]如图2所示，该指令序列的任务信息中包括63条指令任务的起始指令编号信息，从任务I起始指令编号一直到任务63起始指令编号。 [0019]此处的任务数和总指令数是不同的概念。前述中每条注入数据可容纳12条间接指令是指，一条512字节的遥控帧最多容纳12条间接指令，这是由卫星遥控格式约定好的；一个卫星指令任务可以由Il条指令组成，η不可以超过总指令数。而卫星一天会有多种任务需要执行，为了提高遥控注入的效率，会将所有的指令任务一起封装在指令序列里面，最大支持63个指令任务，所有指令任务加起来的指令数受总指令数限制。
[0020]如图2所示，任务指令列表中包括指令I到指令η信息，每一间接指令包括N字节信息。η为总指令数对应的取值。
[0021]S13:发送所述指令序列中的所有注入数据。
[0022]根据卫星遥控格式约定，将所述指令序列中的所有注入数据分拆成相应的遥控帧，上注到卫星之后，再组装成一个完整的指令序列。由于每条注入数据可以包含多条间接指令，因此通过形成指令序列的形式完成任务的发送，降低了地面操作次数，简化了操作流程，减少了人为操作失误，有效提高了遥控操作的可靠性、安全性和易用性；同时减少了地面操作时间，降低了遥控资源占有率，提高了遥控效率；并且通过指令序列的双重校验和指令的冗余执行提高了载荷任务的可靠性和安全性，有较强的工程应用前景，也可推广应用在其他卫星的载荷任务或其它需要多条指令配合的复杂任务的遥控格式中。
[0023]举例说明，某载荷任务需要12条指令，每一天进行14次载荷任务，每次须上注3天的载荷任务。表1列出了传统间接指令和本发明指令序列在发送时间、发送次数方面的比较，其中，每条间接指令的处理最短需要6秒时间，每条注入数据的处理最短需要8秒时间。通过下表比较可以看出，显然本发明指令序列的发送次数和发送时间远小于传统间接指令方式，效率大大提高。
淳写]7性能I传统间接指令I本发明指令序歹「
I_ 发送时间(S) 3024_336_
2 I发送次数1504142
[0024]表1传统间接指令和指令序列的性能比较。[0025]参考图3，本发明所述的一种基于多任务的卫星指令序列处理装置，包括:一指令获取模块31、一封装模块32以及一发送模块33。
[0026]所述指令获取模块31，用于获取遥控指令任务所需的所有间接指令。经分析，卫星遥控指令任务所需的指令均为间接指令，如果将间接指令封装到注入数据的格式中，那么每条注入数据可容纳多条(例如12条)间接指令，这将大大提高测控弧段利用率，并且大大降低地面遥控操作的复杂性。
[0027]所述封装模块32与所述指令获取模块31相连，用于根据每条注入数据的最大封装值将所有间接指令封装到相应数目的注入数据的格式中形成指令序列。由于每条注入数据可以包含多条间接指令，因此可以将遥控指令任务需求的所有间接指令封装成一条或多条注入数据，形成一个指令序列进行处理。指令序列内部的指令可以动态的填入各条短指令信息，不需要固定顺序，大大提高了遥控效率。也即一指令序列中包括至少一指令任务，一指令任务包括至少一条注入数据，一条注入数据包括至少一条间接指令。
[0028]所述指令序列格式可以包括长度、类型、校验和、有效性、任务数、总指令数以及任务指令列表，具体参考图2所示。
[0029]其中，长度:用于标识从有效性字段开始至任务指令列表字段结束的总字节长度，无无符号整型，占4B (字节)；
类型:用于区分卫星执行的不同指令任务类型，比如成像、观测、数据传输等，占2B ；校验和:用于标识从有效性字段开始至任务指令列表字段结束所有字节的累加和校验，只有校验通过卫星才会执行此条指令序列，占2B ；
有效性:为自定义功能，可以固定填77H，占IB ；
任务数:用于标识所有指令任务数量，占1B，从I开始编号，每个指令序列可以包括多个指令任务；
总指令数:用于标识当次指令序列包括的总指令数，占2B，总指令数最大值取决于星载计算机开辟给指令序列SRAM的大小，总指令数取值范围为广550 ；
任务信息:用于标识所有指令任务的相应起始指令编号信息，每项指令任务有两字节信息，其中，所有指令任务的起始指令编号从I开始编号，空指令任务的起始指令编号固定填O;
任务指令列表:用于标识所有指令明细，占字节数为可变量，每一间接指令包括N字节信息，信息包含各条间接指令的指令执行时间、指令码、指令参数等。
[0030]所述发送模块33与所述封装模块32相连，用于发送所述指令序列中的所有注入数据。根据卫星遥控格式约定，将所述指令序列中的所有注入数据分拆成相应的遥控帧，上注到卫星之后，再组装成一个完整的指令序列。由于每条注入数据可以包含多条间接指令，因此通过形成指令序列的形式完成任务的发送，降低了地面操作次数，简化了操作流程，减少了人为操作失误，有效提高了遥控操作的可靠性、安全性和易用性；同时减少了地面操作时间，降低了遥控资源占有率，提高了遥控效率；并且通过指令序列的双重校验和指令的冗余执行提高了载荷任务的可靠性和安全性，有较强的工程应用前景，也可推广应用在其他卫星的载荷任务或其它需要多条指令配合的复杂任务的遥控格式中。
[0031]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种基于多任务的卫星指令序列处理方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)获取遥控指令任务所需的所有间接指令； (2)根据每条注入数据的最大封装值将所有间接指令封装到相应数目的注入数据的格式中形成指令序列，其中所述指令序列包括至少一指令任务； (3)发送所述指令序列中的所有注入数据。
2.根据权利要求1所述的基于多任务的卫星指令序列处理方法，其特征在于，所述至少一指令任务包括至少一条注入数据，所述至少一条注入数据包括至少一条间接指令。
3. 根据权利要求1所述的基于多任务的卫星指令序列处理方法，其特征在于，所述指令序列格式为: 长度:用于标识从有效性字段开始至任务指令列表字段结束的总字节长度； 类型:用于区分卫星执行的不同指令任务类型； 校验和:用于标识从有效性字段开始至任务指令列表字段结束所有字节的累加和校验，只有校验通过卫星才会执行此条指令序列； 有效性:自定义功能； 任务数:用于标识所有指令任务数量； 总指令数:用于标识当次指令序列包括的总指令数； 任务信息:用于标识所有指令任务的相应起始指令编号信息，每项指令任务有两字节信息； 任务指令列表:用于标识所有指令明细。
4.根据权利要求1所述的基于多任务的卫星指令序列处理方法，其特征在于，所述任务数从I开始编号。
5.根据权利要求1所述基于多任务的卫星指令序列处理方法，其特征在于，所述任务信息中所有指令任务的起始指令编号从I开始编号，空指令任务的起始指令编号固定填O。
6.一种基于多任务的卫星指令序列处理装置，其特征在于，包括: 一指令获取模块，用于获取遥控指令任务所需的所有间接指令； 一封装模块，与所述指令获取模块相连，用于根据每条注入数据的最大封装值将所有间接指令封装到相应数目的注入数据的格式中形成指令序列，其中所述指令序列包括至少一指令任务； 一发送模块，与所述封装模块相连，用于发送所述指令序列中的所有注入数据。
7.根据权利要求6所述的基于多任务的卫星指令序列处理装置，其特征在于，所述至少一指令任务包括至少一条注入数据，所述至少一条注入数据包括至少一条间接指令。
8.根据权利要求6所述的基于多任务的卫星指令序列处理装置，其特征在于，所述指令序列格式为: 长度:用于标识从有效性字段开始至任务指令列表字段结束的总字节长度； 类型:用于区分卫星执行的不同指令任务类型； 校验和:用于标识从有效性字段开始至任务指令列表字段结束所有字节的累加和校验，只有校验通过卫星才会执行此条指令序列； 有效性:自定义功能； 任务数:用于标识所有指令任务数量；总指令数:用于标识当次指令序列包括的总指令数； 任务信息:用于标识所有指令任务的相应起始指令编号信息，每项指令任务有两字节信息； 任务指令列表:用于标识所有指令明细。
9.根据权利要求6所述的基于多任务的卫星指令序列处理装置，其特征在于，所述任务数从I开始编号。
10.根据权利要求6所述的基于多任务的卫星指令序列处理装置，其特征在于，所述任务信息中所有指令任务的起始指令编号从I开始编号，空指令任务的起始指令编号固定填O.
【文档编号】G06F9/46GK103984592SQ201410210694
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月19日 优先权日:2014年5月19日
【发明者】何涛, 曹金, 蔡志鸣, 周依林 申请人:上海微小卫星工程中心