专利名称：一种卫星测试数据采集框架系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可复用、可扩展的卫星测试数据采集系统。
背景技术：
随着科技发展水平不断提升，卫星发射水平直线上升，卫星种类的划分逐渐细致、 功能更是各不相同。新技术逐步应用于卫星测试领域，针对卫星测试的数据协议也是不断 的更新和发展，这更加考验了卫星测试系统的通用性能。 现有的卫星数据采集系统大多是专用的封闭体系结构，通常是针对特定通信信 道、特定采集协议和特定的存储对象建立的采集系统。它存在应变能力差、适用性不强的缺 点， 一套测试数据采集系统只能满足某颗卫星或某个型号系列卫星的数据采集， 一旦信道 更新、协议更新或者数据存储目标系统发生变化时，数据采集系统将无法继续使用。由于现 有采集系统的专用性，导致测试采集系统种类繁多， 一旦数据采集相关设备、协议或目标存 储系统发生变化，需要花费大量人力、物力重新定制开发新的采集系统。
发明内容
本发明的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供了一种通用性好、可扩展性 强的卫星测试数据采集框架系统。 本发明的技术解决方案是卫星测试数据采集框架系统，包括虚拟信道管理模 块、抽象协议总线模块、协议解析引擎、实时通信中间件、采集控制模块和采集管理模块，其 中 虚拟信道管理模块提供虚拟信道，完成物理信道到虚拟信道的通信关联，通过虚 拟信道将物理信道传来的数据以统一格式发送到协议解析引擎，同时通过虚拟信道为采集 控制模块提供信道控制接口 ； 抽象协议总线模块通过读入协议配置文件，构造内存中的抽象协议栈，并将抽象 协议栈挂接到抽象协议总线上； 协议解析引擎根据抽象协议总线模块提供的抽象协议类型，完成虚拟信道传来 的卫星测试帧数据的协议解析，并生成独立的包数据、遥测参数数据； 实时通信中间件提供帧数据、包数据和遥测参数数据的目标存储格式转换，并将 格式转换后的数据发送至目标存储系统； 采集控制模块控制虚拟信道的启动、停止和暂停，控制实时通信中间件与目标存
储系统的连接和断开，控制协议解析引擎对数据协议解析的启动和停止； 采集管理模块提供整个卫星测试数据采集框架系统的人机交互界面。
所述的实时通讯中间件采用协议层数据发送方式与目标存储系统交互。
所述的目标存储系统包括实时数据库系统和文件系统。 所述的物理信道包括基于网络的TCP/IP通信、UDP/IP通信以及基于文件系统的 格式数据文件。
本发明与现有技术相比的优点在于本发明系统采用框架式设计，提高了系统的 复用性和扩展性，可在采集框架系统基础上扩展不同卫星的数据采集协议，使整个数据采 集系统有一个通用的、可扩展的、灵活的体系架构，并且支持多种物理信道、采集协议和目 标存储，用户只需对系统进行协议配置及加载即可实现一个具有新的采集功能的数据采集 系统，从而提高工作效率，降低开发和维护成本。
图1为本发明系统的结构图； 图2为本发明系统虚拟信道管理模块结构图； 图3为本发明系统抽象协议总线结构图； 图4为本发明系统协议解析引擎结构图； 图5为本发明系统采集控制模块控制流程图； 图6为本发明系统的数据采集流程图。
具体实施例方式
卫星测试数据采集框架系统，提供了将物理信道中的卫星测试数据根据其协议进 行解析，并将解析后的数据发送给第三方存储系统进行存储的功能。 如图1所示，本发明按照功能模块划分可分为虚拟信道管理模块、抽象协议总线 模块、协议解析引擎模块、实时通信中间件、采集控制模块和采集管理模块六部分。
虚拟信道管理模块提供虚拟信道，完成物理信道到虚拟信道的通信关联，并动态 维护管理虚拟信道。虚拟信道借鉴物理信道的技术，与物理信道的关系可以是一对一、一对 多的关系。虚拟信道管理模块根据信道的类型，维护若干虚拟信道。每个物理信道都有对 应的虚拟信道。在此项技术下，虚拟信道类似于"插槽"，物理信道可以插到对应的插槽上， 达到"即插即用"的效果。同时，虚拟信道又可将物理信道传来的数据进行标准化处理，以 统一格式发送到协议处理引擎，从而大大减少了协议处理引擎处理的复杂度。另外，虚拟信 道还提供了采集控制模块所需的信道控制接口 。 抽象协议总线模块完成卫星各种数据解析协议的管理，通过读入协议配置文件， 构造内存中的抽象协议栈，并将抽象协议栈挂接到抽象协议总线上。根据协议的不同，配置 文件可以采用不同的方式。例如某种协议文件的构成如下采集对象的名称、存储类型、长 度、地址、偏移量、掩码、处理方式、处理上下限。 协议解析引擎完成虚拟信道传来的卫星测试帧数据的协议解析功能，根据配置的 协议类型，获得抽象协议栈中对应的协议，对数据解析，并生成独立的包数据、遥测参数数 据。 实时通信中间件提供了帧数据、包数据和遥测参数数据的目标存储格式转换，并 将转换后的数据发送给目标存储系统。目标存储系统可以是实时数据库系统，也可以是文 件系统。 采集控制模块提供了一个公共的控制功能，包括通信信道的启动、停止和暂停，同 时还包括与目标存储系统的连接和断连，以及协议解析引擎对数据协议解析的启动和停止。
采集管理模块提供了虚拟信道配置界面、抽象协议配置界面、实时通信中间件配 置界面、采集控制界面等人机交互界面。 如图2所示，虚拟信道管理模块将物理信道封装成具有统一操作功能的虚拟信 道，并提供管理维护功能，从而使采集框架系统可以扩展物理通信信道，例如基于网络的 TCP/IP通信、UDP/IP通信等，缓冲的格式数据文件也可以作为一个采集源，在此基础上实 现虚拟的文件通信信道，实现文件形式数据的采集功能。 如图3所示，抽象协议总线模块完成卫星各种数据解析协议的管理，通过读入协
议配置文件，解析协议配置文件，从而构造内存中的抽象协议栈，并将抽象协议栈通过连接
器挂接到抽象协议总线上，该协议总线的管理目标是提供一个统一、开放的协议处理标准，
实现不同协议处理规则的扩展，不同的处理协议(如扩频包、USB包和格式遥测协议等)只
要满足该标准就可以动态挂接到总线上，从而可以实现协议的动态管理。 如图4所示，协议解析引擎完成虚拟信道传来的卫星测试帧数据的协议解析功
能，根据配置的协议类型，调用协议总线上挂接的对应的处理协议，对帧数据进行解析，并
生成独立的包数据以及遥测参数数据。 如图5所示，本发明采集模块的控制流程如下 (1)测试人员通过采集框架系统提供的界面下发控制指令，例如启动、停止或者暂 停； (2)采集控制模块检测采集信道的状态是否与下发的指令冲突，如果冲突则通知 界面提示"控制指令冲突"信息，如果没有冲突则继续执行控制指令； (3)采集控制模块调用虚拟信道接口进行指令执行，如果执行失败，通知界面显示 "指令执行失败"及失败原因，如果执行成功，则调整虚拟信道的状态，并且提示界面切换该 信道的显示状态；
(4)控制流程结束； 如图6所示，本发明的卫星测试数据采集流程如下 (1)连接物理通信信道；在采集过程中，首先启动相应的通信信道，也就是通过虚 拟信道，连接物理通讯信道。物理通讯信道可以是基于网络的TCP/IP通信、UDP/IP通信， 也可以是基于文件系统的格式数据文件。对于基于网络的通信信道，一般是进行初始化，打 开相应的通信端口 ；对于基于文件系统的通信信道，一般是打开文件，获得文件句柄；
(2)通过物理通信信道采集卫星测试数据；采集卫星测试数据可以通过轮询的方 式，也可以通过订阅的方式。对于基于文件系统的通信信道，一般采用轮询的方式，根据预 先定义的采集频率，定时取得文件中的卫星测试数据。对于基于网络的通信信道，可以采用 轮询的方式，也可以采用订阅的方式，在采集数据量大的情况下，一般采用订阅的方式。在 轮询方式下，也是根据预先定义的采集频率，定时采集卫星测试数据；在订阅方式下，通过 端口接收卫星测试数据； (3)物理信道采集的原始数据通过虚拟通信信道进行标准化处理，然后传递给协 议解析引擎； (4)检测采集原始数据的合法性，如果数据合法则解析引擎通过协议栈进行原始 数据协议解析，如果数据非法则通知采集界面"收到非法数据"信息以及数据不合法的原 因；
(5)解析产生包数据，并缓冲包数据；根据协议类型，协议处理引擎调用协议栈中 相应的协议解析对帧数据进行解析，首先检查帧中所包含的每个包是否是一个完整的包， 如果是，进行解析；否则，缓存该包数据，以待后续包的其它部分组成一个完整包再进行相 应的解析； (6)遥测参数解析，并缓冲遥测参数数据；对于一个完整的包数据，协议处理引擎 调用协议栈中的相应协议解析出其中包含的遥测参数，并进行缓存； (7)将缓存的帧数据、包数据和参数数据进行目标存储系统格式化；对帧、包、参 数，按照目标存储系统的要求进行相应的格式化，以便能够被存储系统所识别，最后将格式 化后的数据通过实时通信中间件发给目标存储系统(一般是实时数据库)进行存储。
(8)通过实时通信中间件将格式化数据发送给目标存储系统。 在采集过程中，根据需要，通过采集控制模块的操作界面，可以随时启动、暂停，停 止一个、多个或全部通信信道的数据采集。 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
一种卫星测试数据采集框架系统，其特征在于包括虚拟信道管理模块、抽象协议总线模块、协议解析引擎、实时通信中间件、采集控制模块和采集管理模块，其中虚拟信道管理模块提供虚拟信道，完成物理信道到虚拟信道的通信关联，通过虚拟信道将物理信道传来的数据以统一格式发送到协议解析引擎，同时通过虚拟信道为采集控制模块提供信道控制接口；抽象协议总线模块通过读入协议配置文件，构造内存中的抽象协议栈，并将抽象协议栈挂接到抽象协议总线上；协议解析引擎根据抽象协议总线模块提供的抽象协议类型，完成虚拟信道传来的卫星测试帧数据的协议解析，并生成独立的包数据、遥测参数数据；实时通信中间件提供帧数据、包数据和遥测参数数据的目标存储格式转换，并将格式转换后的数据发送至目标存储系统；采集控制模块控制虚拟信道的启动、停止和暂停，控制实时通信中间件与目标存储系统的连接和断开，控制协议解析引擎对数据协议解析的启动和停止；采集管理模块提供整个卫星测试数据采集框架系统的人机交互界面。
2. 根据权利要求1所述的一种卫星测试数据采集框架系统，其特征在于所述的实时 通讯中间件采用协议层数据发送方式与目标存储系统交互。
3. 根据权利要求1或2所述的一种卫星测试数据采集框架系统，其特征在于所述的 目标存储系统包括实时数据库系统和文件系统。
4. 根据权利要求1所述的一种卫星测试数据采集框架系统，其特征在于所述的物理 信道包括基于网络的TCP/IP通信、UDP/IP通信以及基于文件系统的格式数据文件。
全文摘要
卫星测试数据采集框架系统，包括虚拟信道管理模块、抽象协议总线模块、协议解析引擎、通信中间件、采集控制模块和采集管理模块。虚拟信道管理模块完成物理信道到虚拟信道的通信关联，将物理信道数据以统一格式发送到协议解析引擎。抽象协议总线模块通过读入协议配置文件构造内存中的抽象协议栈并将其挂接在总线上。协议解析引擎根据抽象协议类型完成数据的协议解析，并生成独立的包数据、遥测参数。通信中间件将数据进行转换后送至存储系统。采集控制模块控制虚拟信道的使用、数据库连接以及协议解析的进程。采集管理模块提供人机交互界面。本发明系统为卫星综合测试所涉及的整星和各分系统测试中的测试数据提供了通用、标准、统一的框架。
文档编号H04L29/06GK101764809SQ20091024360
公开日2010年6月30日 申请日期2009年12月18日 优先权日2009年12月18日
发明者孙骥, 张宝民, 戴涧峰, 王堃, 王志勇, 葛建云, 袁媛 申请人:航天东方红卫星有限公司