一种基于消息推送机制的遥测数据处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明提出一种基于消息推送机制的卫星遥测数据处理方法，属于卫星遥测信息 处理领域。
【背景技术】
[0002] 卫星在轨运行时，与地面的信息交互通道主要有两种：数传通道和测控通道。数传 通道主要负责对载荷数据进行编码、格式化后下传到地面，是单工通信；测控通道以信息流 方向划分为遥控上行和遥测下行。遥控上行主要是用于对星上设备工作状态、参数进行调 节、设置。遥测下行信息直接能够反映星上设备工作环境、健康状态、任务执行进度等。主要 用于地面对卫星进行常规维护和故障预判。随着卫星集成化程度越来越高，星上设备也更 加复杂。若要全面地监视各单机、部件的工作状态，对于遥测参数数量的需求将急剧增加。 而当前卫星传输带宽很难满足要求。通过加大发射功率的方式提高星上遥测码速率，将消 耗更多的卫星能源，射频部件也需要进一步的升级，成本的提高是必然的。在不增加卫星的 耗能与成本的前提下，如何提升遥测通道使用效率，成为亟待解决的技术问题。
[0003] 在当前数据处理领域，常用压缩编码的方式对数据进行处理，以提升信息的传输 效率。遥测数据压缩面临的最大难题是信道误码带来的误码扩散问题，传统压缩算法将多 字节数据打包处理，一比特的错误将带来一包数据的错误，极大地影响了遥测数据的可信 度，也使得遥测压缩算法迟迟得不到飞行验证的机会。
[0004] 从调研来看，国内外对遥测数据的压缩均采取保守的态度，认为遥测数据压缩将 有可能导致任务风险，因此在轨卫星很少采用对遥测数据的压缩。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提出一种基于消息推送机制的卫星 遥测数据处理方法。
[0006] 本发明的技术解决方案是：一种基于消息推送机制的卫星遥测数据处理方法，包 括如下步骤：
[0007] (1)对星上遥测信息进行统计、分类，将遥测数据分为常态监测量、异常监测量； 所述的常态监测量是指卫星正常在轨运行时，需要实时连续监测的遥测参数；异常监测量 是指在卫星正常运行时，无需进行地面监视，而在故障事件出现后，需要作为重要依据进行 原因排查的遥测量；
[0008] (2)将异常监测量以其对卫星安全威胁的紧急程度为依据进行优先级排序、编号； 建立正确性判决表和相关性复查表；正确性判决表用于存放对每个异常监测量进行正确性 评估的条件；复查表用于存放与异常监测量变化相关的参数信息，可以间接反映出故障事 件出现的过程。
[0009] (3)在卫星加电工作后，星务中心计算机实时采集自身状态或轮询其他下位机获 得遥测数据；对采集到的信息进行预处理，如果得到的是常态监测量，则按照统一遥测标准 进行组包、格式化下传；如果是异常监测量，则将得到的遥测数据依据正确性判决表进行正 确性评估检查；若异常监测量符合判据，则对该数据不作后续处理；若不符合，则进入步骤 ⑷；
[0010] (4)判断是单个异常监测量出现错误还是多个出现错误，如果是单个异常监测量 错误，则进入步骤（5);否则进入步骤（6);
[0011] (5)以不符合判据的异常监测量序号为索引，在相关性复查表中查询该监测量的 关联性信息，组装形成包含错误过程信息的错误标记消息；星务中心计算机主动推送该消 息到遥测信道，进行格式化后，下传至地面；
[0012] (6)根据预先设定的异常监测量优先级，依次对不符合判据的异常监测量进行处 理，进入步骤（7);
[0013] (7)以不符合判据的异常监测量序号为索引，在相关性复查表中查询该监测量的 关联性信息，组装形成包含错误过程信息的错误标记消息；然后，将消息依次发送到消息 队列进行缓存，星务中心计算机分时推送发布该消息到遥测信道，进行格式化后，下传至地 面。
[0014] 为了满足卫星电测期间对所有遥测量进行覆盖性检查的需求，可以通过地面发送 指令，控制与某异常监测量相关的错误标记消息通过遥测通道下传或停止下传至地面。
[0015] 在相关性复查表内，每个异常监测量所对应的过程信息参数数量不一定相同，但 最多不超过10个字节。
[0016] 所述的正确性判决表和相关性复查表采用三模冗余的方式存储到星务中心计算 机的嵌入式系统。
[0017] 本发明与现有技术相比的优点在于：
[0018] (1)本发明提出的遥测数据处理方法采取了消息推送机制，实现了 "常态+紧急" 遥测数据信息组合的方式。在卫星处于正常状态时，只下传常态监测量。一旦星上出现故 障，不符合判据条件的异常监测量将被自动检测出来。星务中心计算机自主推送含有该异 常监测量的错误标记消息到遥测通道。该发明可以达到对有限遥测信道的高效利用的目 的，也能满足紧急状态下对特定遥测数据监视的需求。
[0019] (2)本发明通过建立正确性判决表和相关性复查表，实现了星上自主故障诊断、消 息通知等功能。星务中心计算机自动参照判决表的条件，对异常监测量进行正确性评估，对 卫星健康状况作出智能判断。对含有异常监测量过程信息的错误标记消息能够进行实时推 送，为地面维护人员提供了更为快捷、直观遥测输入，有利于提高故障排查效率；
[0020] (3)本发明提出的遥测数据处理方式从宏观上来讲，是对遥测数据进行无损压缩， 任何比特错误都不会影响其他数据的传输正确性，具有较高可靠性；
[0021] (4)在卫星处于正常工作的状态下，地面也可以通过发送指令控制某异常监测量 对应的错误标记消息下传，数据格式同自动推送时一致。该遥测数据处理方法简便灵活、可 靠、适应性强，可用于卫星、空间站等各类航天器。
【附图说明】
[0022] 图1为本发明提出的遥测数据处理方法的工作原理图；
【具体实施方式】
[0023] 下面结合具体实施例及附图1对本发明作进一步详细的描述：
[0024] 以星务中心计算机与各总线节点（下位机）的数据约定、整星遥测文件格式约定 作为输入，进行遥测数据统计、分类。整星所有设备的遥测量总和有上千个，甚至更多。由 于篇幅有限不能穷举，本文举例进行说明。
[0025] 常态监测量：在卫星正常运行时，需要实时进行采集监视的遥测量。如：主备机 状态，电压电流值，任务指令执行计数，温度遥测，控温状态，数据通道开关、加解密状态等 等；
[0026] 异常监测量：在卫星正常运行时，无需进行地面监视，而在故障事件出现后，需要 作为重要依据进行原因排查的遥测量。现梳理出电源异常标志、姿控异常标志、程控区指令 更新标志、程控指令启动冲突标志、遥控数据接收错误标志、总线网络通信异常标志、加热 回路自检状态等7个监测量。
[0027] 将异常监测量以对整星安全威胁的紧急程度为依据进行优先级排序，优先级由高 到低依次是：电源异常标志（Al)、姿控异常标志（A2)、程控区指令更新标志（A3)、总线网络 通信异常标志（A4)、程控指令启动冲突标志（A5)、加热回路自检状态（A6)、遥控数据接收 错误标志（A7)。
[0028] 以异常监测量为索引建立正确性判决表和相关性复查表，如表1和表2所示。
[0029] 表1异常监测量正确性判决表
[0032] 表2异常监测量相关性复查表
[0035] 将这些表格信息和映射关系转化为机器语言，三模冗余存储到星务中心计算机的 嵌入式系统中。
[0036] 卫星加电后，星务中心计算机通过对自身状态采集或轮询下位机获得遥测数据。 而后，自动对常态监测量和异常监测量进行区分。对常态监测量进行采集后，根据统一遥测 标准对分包遥测的定义，形成的遥测数据包格式如下表3所示，包括包主导头和数据域，其 中各部分的含义解释如下：
[0037] 包版本号：占用3位，指明分包遥测协议的版本号，一般为000
[0038] 包类型：占用1位，用于区分该数据的类型，如区分遥测包、遥控包、压缩包等 [0039] 副导头标志：占用1位，用于指示