一种高复杂度航天器gnc数据实时智能处理系统的制作方法
【专利摘要】一种高复杂度航天器GNC数据实时智能处理系统，包括服务器端、客户端和以太网，服务器端与客户端之间通过以太网通信，服务器端包括采集模块、解包模块、解码模块、实时处理模块、通信模块和中断扫描模块。采集模块接收遥测原码数据；解包模块根据CCSDC协议进行解析，提取出GNC数据，解码模块将GNC数据按照解码表解算为物理参数；实时处理模块将物理参数对应的相关信息存储在实时数据库中，中断扫描模块对实时数据库中存储的物理参数对应的相关信息进行状态监测。本发明采用分布式架构，稳定可靠，实时性、通用性和扩展性强，有效地解决了高复杂度航天器GNC海量测试数据的实时自动处理需求。
【专利说明】-种高复杂度航天器GNC数据实时智能处理系统
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种高复杂度航天器GNC数据实时智能处理系统，属于航天器GNC数 据处理【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着我国航天任务的深入，航天器复杂度越来越高，W探月=期工程为 例，其主要任务是研制并发射新的月球探测器，实现月面软着陆和无人采样，并将样品返回 地面，开展月球科学探测和月球样品地面分析研究。CE-5探测器作为=期首发型号，由返回 器、轨道器、着陆器和上升器组成，其地面测试与在轨飞行都将为我国的深空探测事业留下 大量宝贵的数据。在地面测试中，GNC系统存在测试设备种类最多、数据量最大，更新频率 最快、分布式测试等特点；在轨飞行过程，存在任务周期长、部件多、组成复杂，且工作模式 和工作环境与其他型号差别较大，工程遥测参数多、处理类型多样等特点，为此，对GNC地 面测试数据和在轨飞行遥测数据的实时处理、自主智能分析、海量存储和数据挖掘等工作 提出了更高的要求。
[0003] 在现有的航天器遥测数据和地面测试数据处理系统中，其对数据的处理顺序为： 接收数据，存入永久型数据库（如化acle、SQL Server等），客户端向数据库请求数据，解 码并显示。在数据源更新频率快、通道多、单路数据量大的情况下，最终看到的客户端判读 界面会有秒级W上的延迟；且不支持复杂算法等智能判读方法，过于依赖科研人员的人力、 精力和经验，易产生错判、误判等问题。
[0004] 高复杂度航天器通常由多舱器组成，且有可能不在同一测试环境中进行测试，在 地面测试中存在分布式测试的需求，现有通讯协议并不能满足该些新的需求。另外，现有数 据处理系统还存在通用性不强，用户需要输入和订制的内容过多等缺点，在型号研制周期 紧张的条件下会一定程度上影响整体进度。
【发明内容】
[0005] 本发明所要求解决的技术问题是；客服现有技术的不足，提供一种高复杂度航天 器GNC数据实时智能处理系统，该系统具备强实时性，支持智能自动判读和分布式测试；通 用性强，易于布署，成本低，用户操作简单等特点。
[0006] 本发明包括如下技术方案：
[0007] 一种高复杂度航天器GNC数据实时智能处理系统，包括：服务器端、客户端和W太 网，服务器端与客户端之间通过W太网通信，服务器端包括采集模块、解包模块、解码模块、 实时处理模块、通信模块和中断扫描模块；
[000引采集模块采集航天器测控/数传设备发送的遥测原码数据，并将所述原码数据送 入解包模块，解包模块根据CCSDC协议对接收到的遥测原码数据进行解析，提取出所述遥 测原码数据中的GNC数据并送入解码模块，解码模块将GNC数据按照解码表解算为物理参 数，提供给实时处理模块；实时处理模块将所述物理参数对应的相关信息；名称、参数值、 类型、含义、时间和报警范围存储在实时数据库中，中断扫描模块对实时数据库中存储的物 理参数对应的相关信息进行状态监测，如果参数状态有更新，则通过软件中断的模式触发 通信模块，通信模块从实时数据库中将发生状态更新的物理参数的相关信息提取出来，通 过W太网提供给客户端；
[0009] 所述实时数据库是建立在内存中开辟出的独立存储空间中的内存数据库，所述类 型是指参数的实际物理类型，共有=种；整型，浮点，数组；含义是指经过当量处理之后的 物理含义；时间是指参数状态更新的时刻；报警范围是指参数的域值范围，超过此范围则 为异常状态。
[0010] 所述采集模块接收航天器测控/数传设备发送的遥测原码数据具体为：
[0011] (2. 1)采集模块判断是否接收到用户的遥测数据订阅指令，如果接收到遥测数据 订阅指令并且校验正确，则进入步骤（2.2);否则采集模块放弃该遥测数据订阅指令，等待 下一条指令的到来；
[0012] (2. 2)采集模块根据所述遥测数据订阅指令，向航天器测控/数传设备发送所述 遥测数据订阅指令对应的订阅请求，之后进入步骤（2.3);
[001引 （2.如航天器测控/数传设备接收到订阅请求后，根据该订阅请求中的信息，将对 应的遥测原码数据发送给采集模块。
[0014] 所述解包模块根据CCSDC协议对接收到的遥测原码数据进行解析，提取出所述遥 测原码数据中的GNC数据具体为：
[0015] (3. 1)解包模块将接收到的遥测原码数据放入在内存中开辟的循环缓冲区中；
[0016] (3. 2)提取循环缓冲区中存储的第一帖数据的帖头，判断所述帖头的内容是否与 预设帖头结构相符，如果相符，则所述第一帖数据有效，之后进入步骤（3.3);否则将所述 循环缓冲区中的数据清空；
[0017] (3. 3)如果所述循环缓冲区中的数据长度大于等于帖头中的数据长度信息，则根 据帖头中的数据长度信息在所述第一帖数据中提取相应长度的数据，之后进入步骤化4); 如果所述循环缓冲区中的数据长度小于帖头中的数据长度信息，则返回步骤（3.1);
[001引 （3. 4)根据CCSDC协议对在第一帖数据中提取出来的数据进行解析，从中得到GNC 数据；
[0019] (3.5)循环执行步骤化2)?（3. 4)，直到循环缓冲区中的数据长度不足一帖，返 回步骤（3. 1)。
[0020] 所述解码表具体为：
[0021]
【权利要求】
1. 一种高复杂度航天器GNC数据实时智能处理系统，其特征在于包括：服务器端、客户 端和以太网，服务器端与客户端之间通过以太网通信，服务器端包括采集模块、解包模块、 解码模块、实时处理模块、通信模块和中断扫描模块； 采集模块采集航天器测控/数传设备发送的遥测原码数据，并将所述原码数据送入解 包模块，解包模块根据CCSDC协议对接收到的遥测原码数据进行解析，提取出所述遥测原 码数据中的GNC数据并送入解码模块，解码模块将GNC数据按照解码表解算为物理参数，提 供给实时处理模块；实时处理模块将所述物理参数对应的相关信息：名称、参数值、类型、 含义、时间和报警范围存储在实时数据库中，中断扫描模块对实时数据库中存储的物理参 数对应的相关信息进行状态监测，如果参数状态有更新，则通过软件中断的模式触发通信 模块，通信模块从实时数据库中将发生状态更新的物理参数的相关信息提取出来，通过以 太网提供给客户端； 所述实时数据库是建立在内存中开辟出的独立存储空间中的内存数据库，所述类型是 指参数的实际物理类型，共有三种：整型，浮点，数组；含义是指经过当量处理之后的物理 含义；时间是指参数状态更新的时刻；报警范围是指参数的域值范围，超过此范围则为异 常状态。
2. 根据权利要求1所述的一种高复杂度航天器GNC数据实时智能处理系统，其特征在 于：所述采集模块接收航天器测控/数传设备发送的遥测原码数据具体为： (2. 1)采集模块判断是否接收到用户的遥测数据订阅指令，如果接收到遥测数据订阅 指令并且校验正确，则进入步骤（2.2);否则采集模块放弃该遥测数据订阅指令，等待下一 条指令的到来； (2. 2)采集模块根据所述遥测数据订阅指令，向航天器测控/数传设备发送所述遥测 数据订阅指令对应的订阅请求，之后进入步骤（2.3); (2. 3)航天器测控/数传设备接收到订阅请求后，根据该订阅请求中的信息，将对应的 遥测原码数据发送给采集模块。
3. 根据权利要求1所述的一种高复杂度航天器GNC数据实时智能处理系统，其特征在 于：所述解包模块根据CCSDC协议对接收到的遥测原码数据进行解析，提取出所述遥测原 码数据中的GNC数据具体为： (3. 1)解包模块将接收到的遥测原码数据放入在内存中开辟的循环缓冲区中； (3. 2)提取循环缓冲区中存储的第一帧数据的帧头，判断所述帧头的内容是否与预设 帧头结构相符，如果相符，则所述第一帧数据有效，之后进入步骤（3.3);否则将所述循环 缓冲区中的数据清空； (3. 3)如果所述循环缓冲区中的数据长度大于等于帧头中的数据长度信息，则根据帧 头中的数据长度信息在所述第一帧数据中提取相应长度的数据，之后进入步骤（3.4);如 果所述循环缓冲区中的数据长度小于帧头中的数据长度信息，则返回步骤（3. 1); (3. 4)根据CCSDC协议对在第一帧数据中提取出来的数据进行解析，从中得到GNC数 据； (3.5)循环执行步骤（3.2)?（3. 4)，直到循环缓冲区中的数据长度不足一帧，返回步 骤（3. 1)。
4. 根据权利要求1所述的一种高复杂度航天器GNC数据实时智能处理系统，所述解码 表具体为：
参数代号：遥测参数具有的唯一标识； 参数名称：遥测参数的物理名称； 起始字节：参数在GNC数据中的起始位置； 字节个数：参数所占用的原码字节数； 字节顺序：对于两个及两个字节以上的参数，其原码数据的排列顺序，分为高字节在前 和低字节在前两种； 数据类型：参数的类型，包括原码、补码、浮点三种类型； 起始位：若参数不满1个字节或跨字节，则此列定义了所占用比特位的起始位置； 终止位：若参数不满1个字节或跨字节，则此列定义了所占用比特位的终止位置； 当量：参数乘以当量后得到有实际物理单位的值。
5.根据权利要求1所述的一种高复杂度航天器GNC数据实时智能处理系统，其特征在 于：所述通信模块从实时数据库中将发生状态更新的物理参数的相关信息提取出来，通过 以太网提供给客户端具体为： (5. 1)通信模块从实时数据库中将发生状态更新的物理参数的相关信息提取出来，存 储在内存中； (5.2)客户端使用UDP数据包向以太网络中进行广播，查询服务器端的实时数据库中 是否包含客户端指定的物理参数相关信息，如果包含，则通信模块向客户端回送UDP包，表 明包含此参数，之后进入步骤（5. 3);否则通信模块不响应客户端； (5. 3)通信模块与客户端建立点对点的连接，使用TCP/IP协议进行数据通信，将步骤 (5. 1)中存储在内存中的客户端指定的物理参数发送给客户端。
【文档编号】G06F9/44GK104486335SQ201410771392
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月12日 优先权日:2014年12月12日
【发明者】王志毅, 蒋金哲, 王瀛, 周远林, 刘凯, 蔺玥, 郭泽, 赵岩 申请人:北京控制工程研究所