一种多层总线网络的扩展控制方法与流程

本发明属于总线网络
技术领域：
，尤其涉及多层总线网络的扩展控制方法。
背景技术：
：为满足未来多颗卫星进行在轨组合和功能扩展等需求，要求卫星平台电子系统体系架构具备可扩展能力，不仅需要支持有效载荷的即插入、即识别、即控制，还需要支持多个总线网络构建的多层次网络中节点的识别和控制。对于即插即用的航天器电子系统研究，现有技术提出了基于以太网、ieee1394、apacewire、uab、can等总线的体系架构扩展方案，这些总线技术虽然能够满足有效载荷快速接入卫星平台电子系统的需求，支持单颗卫星的快速组装，但不能满足多颗卫星在轨进行组合，构建新型卫星集合体。为解决上述缺陷，本发明提出一种多层总线网络的扩展控制方法。技术实现要素：本发明的技术目的是提供一种多层总线网络的扩展控制方法，具有通信响应速度快、节省资源、通用性强、易维护、扩展精确稳定的技术特点。为解决上述问题，本发明的技术方案为：一种多层总线网络的扩展控制方法，用于多颗卫星在轨组合，包括以下步骤：a1：中心控制卫星的中心服务器接收一颗或者多颗客户端卫星的设备识别码；a2：所述中心控制卫星根据所述设备识别码，向所述客户端卫星的分服务器分配网络通信识别码，所述网络通信识别码用于所述中心控制卫星与所述客户端卫星之间的通信；a3：所述中心服务器接收所述客户端卫星的设备配置数据，并根据所述设备配置数据，配置所述客户端卫星在所述中心服务器中的配置信息，用于完成所述中心控制卫星对所述客户端卫星的控制；其中，所述中心控制卫星为所述客户端卫星的在轨组合的对象，通过执行所述a1-a3的步骤，实现一颗或者多颗所述客户端卫星接入所述中心控制卫星的总线网络。根据本发明一实施例，所述a2的步骤中，所述分配网络通信识别码的过程为：所述中心服务器将所述设备识别码与所述中心服务器的设备识别码库进行比对：若所述设备识别码不存在，则所述中心服务器向所述分服务器分配一个新的所述网络通信识别码；若所述设备识别码已存在，则将与所述设备识别码已配对的所述网络通信识别码，分配至所述设备识别码对应的所述分服务器；其中，所述设备识别码库为和所述网络通信识别码对应的设备识别码的集合。根据本发明一实施例，所述a3的步骤中，所述配置各个所述客户端卫星在所述中心服务器中的配置信息的过程为：若所述客户端卫星对应的所述配置信息不存在，则所述中心服务器根据所述设备配置数据创建一个与所述客户端卫星对应的所述配置信息；若所述客户端卫星对应的所述配置信息已存在，则所述中心服务器根据所述设备配置数据更新与所述客户端卫星对应的所述配置信息。根据本发明一实施例，所述中心控制卫星每分配一所述网络通信识别码至一颗所述客户端卫星，所述中心控制卫星获取对应的所述客户端卫星的所述设备配置数据。根据本发明一实施例，在所述a3的步骤之后，还包括：a4：所述中心服务器监控所述中心控制卫星的在轨组合状态：若所述中心服务器上电或者复位时，所述中心服务器重新执行所述a1-a3的步骤，以实现所述中心控制卫星重新对所述客户端卫星的识别和控制。根据本发明一实施例，在所述a4的步骤之后，还包括：a5：所述分服务器监控所述客户端卫星的在轨组合状态：若一颗或多颗所述客户端卫星的所述分服务器上电或者复位时，所述中心控制卫星重新执行所述a1-a3的步骤，以实现所述客户端卫星重新接入所述中心控制卫星的总线网络。一种多层总线网络的扩展控制方法，用于多颗卫星在轨组合，包括以下步骤：b1：一颗或者多颗客户端卫星的分服务器接收中心控制卫星的中心服务器的设备广播命令，并根据设备广播命令发送所述客户端卫星的设备识别码，所述设备识别码用于所述中心控制卫星对所述客户端卫星进行识别；b2：所述分服务器接收所述中心控制卫星分配的网络通信识别码，所述网络通信识别码用于所述中心控制卫星与所述客户端卫星之间的通信；b3：所述客户端卫星接收所述中心服务器的设备配置数据请求命令，并根据设备配置数据请求命令，发送所述客户端卫星的设备配置数据，所述设备配置数据用于实现所述中心控制卫星对所述客户端卫星的控制；其中，所述中心控制卫星为所述客户端卫星的在轨组合的对象，通过执行所述b1-b3的步骤，实现一颗或者多颗所述客户端卫星接入所述中心控制卫星的总线网络。一种多层总线网络的扩展控制方法，用于多颗卫星在轨组合，包括以下步骤：c1：中心控制卫星的中心服务器发送设备广播命令；c2：一颗或者多颗客户端卫星的分服务器接收所述设备广播命令，并根据设备广播命令发送所述客户端卫星的设备识别码；c3：所述中心服务器接收所述设备识别码，并根据所述设备识别码，向所述客户端卫星的分服务器分配网络通信识别码；c4：所述分服务器接收所述网络通信识别码，所述网络通信识别码用于所述中心控制卫星与所述客户端卫星之间的通信；c5：所述中心服务器发送设备配置数据请求命令；c6：所述客户端卫星接收所述设备配置数据请求命令，并根据设备配置数据请求命令，发送所述客户端卫星的设备配置数据；c7：所述中心服务器接收所述设备配置数据，并根据所述设备配置数据，配置所述客户端卫星在所述中心服务器中的配置信息，用于完成所述中心控制卫星对所述客户端卫星的控制；其中，所述中心控制卫星为所述客户端卫星的在轨组合的对象，通过执行所述c1-c7的步骤，实现一颗或者多颗所述客户端卫星接入所述中心控制卫星的总线网络。本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：(1)本发明的多层总线网路的扩展控制方法：中心控制卫星通过设备识别码对多颗客户端卫星区的识别，通过分配网络通信识别码与多颗客户端卫星实现通信，通过设备配置数据实现对多颗客户端卫星控制，达到了多颗卫星在轨组合的即插入即识别即控制的技术效果；(2)本发明的多层总线网路的扩展控制方法：适用于单层总线网络的扩展控制，即一颗或者多颗客户端卫星接入一颗中心控制卫星的总线网络；同时也适用于多层总线网络的扩展控制，即一颗中心控制卫星的总线网络下接入了一颗或者多颗客户端卫星，形成了第一层总线网络，在该第一层总线网络下的一颗或者多颗客户端卫星作为中心控制卫星，在其总线网络下接入其他的卫星，作为其总线网络下的客户端卫星，形成第二层总线网络，以此类推，可形成多层总线网络；适用于卫星集合体与单颗卫星、卫星集合体与卫星集合体之间在轨组合，即多颗卫星已完成在轨组合的集合体中，通过多层总线网络中的顶层网络的中心控制卫星，接入其他单颗卫星或者其他卫星集合体中任意一颗卫星的总线网络。本发明将下层总线网络的服务器接入上层总线网络，作为该上层网络中的一个节点，可以克服整个总线网络节点数量的限制，达到了适用范围广、通用性强的技术效果；(3)本发明的多层总线网路的扩展控制方法：通过对设备识别码与设备识别码库的比对，合理分配网络通信识别码，达到了节约网络通信资源的技术效果；(4)本发明的多层总线网路的扩展控制方法：通过在客户端服务器上更新设备配置信息，可实现对中心服务器中客户端卫星对应的配置信息的更新，达到易维护的技术效果；(5)本发明的每分配一个网络通信识别码，就获取一个设备配置数据，避免了在分配完网络通信识别码后等待其他卫星的分配，可达到多卫星快速组合的技术效果；(6)本发明的多层总线网路的扩展控制方法：通过中心服务器向分服务器发送设备广播命令，查询获取客户端卫星的设备识别码，由中心服务器为引导客户端卫星进行精确地在轨组合，达到在轨精确组合的技术效果；(7)本发明的多层总线网路的扩展控制方法：通过对中心控制卫星和客户端卫星的运行状态监测，解决了已经在轨组合的卫星断连异常情况的出现，达到了稳定在轨组合的技术效果。附图说明图1为本发明的一种多层总线网络的扩展控制方法的第一流程示意图；图2为本发明的一种多层总线网络的扩展控制方法的第二流程示意图；图3为本发明的一种多层总线网络的扩展控制方法的第三流程示意图；图4为本发明一实施例中卫星集合体中的can总线网络拓扑结构图；图5是本发明一实施例中中心控制卫星的中心服务器上电/复位的流程示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种多层总线网络的扩展控制方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。实施例1参看图1，本实施例提供一种多层总线网络的扩展控制方法，用于多颗卫星在轨组合，包括：a1：中心控制卫星的中心服务器接收一颗或者多颗客户端卫星的设备识别码；具体地，中心控制卫星的中心服务器发送设备广播命令，查询获取一颗或者多颗客户端卫星的设备识别码；a2：中心控制卫星根据设备识别码，向客户端卫星的分服务器分配网络通信识别码，网络通信识别码用于中心控制卫星与客户端卫星之间的通信；具体地，分配网络通信识别码的过程为：中心服务器将设备识别码与中心服务器的设备识别码库进行比对：若设备识别码不存在，则中心服务器向分服务器分配一个新的网络通信识别码；若设备识别码已存在，则将与设备识别码已配对的网络通信识别码，分配至设备识别码对应的分服务器；其中，设备识别码库为和网络通信识别码对应的设备识别码的集合；其中，设备识别码库存储有已分配网络通信识别码的客户端卫星的识别码；该客户端卫星的分服务器采用该网络通信识别码进行业务通信，直到所有的客户端卫星的分服务器均分配到网络通信识别码；通过对设备识别码与设备识别码库的比对，合理分配网络通信识别码，达到了节约网络通信资源的技术效果；a3：中心服务器接收客户端卫星的设备配置数据，并根据设备配置数据，配置客户端卫星在中心服务器中的配置信息，用于完成中心控制卫星对客户端卫星的控制；具体地，本实施例的设备配置数据的获取过程为：中心服务器向分服务器发送设备配置数据请求命令，获取客户端卫星的设备配置数据；通过中心服务器向分服务器发送设备广播命令，查询获取客户端卫星的设备识别码，由中心服务器为引导客户端卫星进行精确地在轨组合，达到在轨精确组合的技术效果；具体地，配置各个客户端卫星在中心服务器中的配置信息的过程为：若客户端卫星对应的配置信息不存在，则中心服务器根据设备配置数据创建一个与客户端卫星对应的配置信息；若客户端卫星对应的配置信息已存在，则中心服务器根据设备配置数据更新与客户端卫星对应的配置信息；通过在客户端服务器上更新设备配置信息，可实现对中心服务器中客户端卫星对应的配置信息的更新，达到易维护的技术效果；具体地，每一颗卫星上均搭载若干星载电子设备，卫星的设备配置数据包括了卫星本体、星载电子设备的配置数据，中心控制卫星对客户端卫星进行控制包括中心控制卫星对卫星本体和星载电子设备的控制；其中，中心控制卫星为客户端卫星的在轨组合的对象，通过a1-a3的步骤，实现一颗或者多颗客户端卫星接入中心控制卫星的总线网络。参看图4，优选地，本实施例基于can总线网络，提供了中心控制卫星和若干需要接入中心控制卫星的总线网络的客户端卫星，中心控制卫星的中心服务器的总线网络作为顶层网络，客户端卫星的分服务器的总线网络作为下层网络，中心服务器和分服务器均为can总线服务器。在顶层网络中，通过本实施例的多层总线网络的扩展控制方法，实现客户端卫星1和客户端卫星2接入所述中心控制卫星的总线网络，该方法的执行过程如下：a1：中心控制卫星的中心服务器接收客户端卫星1和客户端卫星2的设备识别码；a2：中心控制卫星根据设备识别码，向客户端卫星1和客户端卫星2的分服务器分配网络通信识别码；a3：中心服务器接收客户端卫星1和客户端卫星2的设备配置数据，并根据设备配置数据，配置客户端卫星1和客户端卫星2在中心服务器中的配置信息，以完成中心控制卫星对客户端卫星1和客户端卫星2的控制。其中，本实施例的设备识别码采用6字节标识，包含生产厂家编号、设备类型编号、该类型设备的生产序号等信息，具体的格式参看表1。本实施的通信模式采用服务器-客户端模型，本实施例的网络通信识别码采用一个字节标识。表1设备识别码格式序号名称位置1备用第47～40位(默认值：ffh)2生产方编号第39～28位3设备类型号第27～24位4出厂序号第23～0位表2设备配置数据参看表2，本实施例的设备配置数据包括客户端卫星的分服务器的配置数据和客户端卫星上搭载的星载电子设备的配置数据，对于客户端卫星的分服务器而言，该设备配置数据中，遥测数据采集属性记录的是该客户端卫星的工程遥测数据帧的采集周期；对于客户端卫星上搭载星载电子设备，星载电子设备的设备配置数据中，遥测数据采集属性记录的是该星载电子设备的工程遥测数据包的采集周期。在下层网络中，通过本实施例的多层总线网络的扩展控制方法，实现客户端卫星3接入客户端卫星1的总线网络，在该下层网络中，客户端卫星3为本方法中的客户端卫星，客户端卫星1为本方法中的中心控制卫星，该方法的执行过程如下：a1：客户端卫星1的服务器接收客户端卫星3的设备识别码；a2：客户端卫星1根据设备识别码，向客户端卫星3的服务器分配网络通信识别码；a3：客户端卫星1的服务器接收客户端卫星3的设备配置数据，并根据设备配置数据，配置客户端卫星3在客户端卫星1的服务器中的配置信息，以完成客户端卫星1对客户端卫星3的控制。较佳地，参看图4，本实施例中的中心控制卫星可以作为客户端卫星，通过本实施例的方法接入其他卫星的总线网络，本实施例中的下层网络下的客户端卫星1、客户端卫星2、客户端卫星3还可以扩展其他卫星，形成更加庞大的卫星集合体。在本实施例中，参看图4，将中心控制卫星和客户端卫星2作为一个卫星集合体，客户端卫星1和客户端卫星3作为另一个卫星集合体，通过本实施例的方法，通过客户端卫星1接入中心控制卫星的总线网络，可实现卫星集合体和卫星集合体之间的在轨组合，该方法执行过程和顶层网络或者下层网络中的执行过程类似。多层总线网络的扩展控制方法具有以下技术效果：(1)本实施例的多层总线网路的扩展控制方法：中心控制卫星通过设备识别码对多颗客户端卫星区的识别，通过分配网络通信识别码与多颗客户端卫星实现通信，通过设备配置数据实现对多颗客户端卫星控制，达到了多颗卫星在轨组合的即插入即识别即控制的技术效果；(2)本实施例的多层总线网路的扩展控制方法：适用于单层总线网络的扩展控制，即一颗或者多颗客户端卫星接入一颗中心控制卫星的总线网络；同时也适用于多层总线网络的扩展控制，即一颗中心控制卫星的总线网络下接入了一颗或者多颗客户端卫星，形成了第一层总线网络，在该第一层总线网络下的一颗或者多颗客户端卫星作为中心控制卫星，在其总线网络下接入其他的卫星，作为其总线网络下的客户端卫星，形成第二层总线网络，以此类推，可形成多层总线网络；适用于卫星集合体与单颗卫星、卫星集合体与卫星集合体之间在轨组合，即多颗卫星已完成在轨组合的集合体中，通过多层总线网络中的顶层网络的中心控制卫星，接入其他单颗卫星或者其他卫星集合体重任意一颗卫星的总线网络。本发明将下层总线网络的服务器接入上层总线网络，作为该上层网络中的一个节点，可以克服整个总线网络节点数量的限制，达到了适用范围广、通用性强的技术效果实施例2本实施例提供一种基于实施例1的多层总线网路的扩展控制方法。优选地，本实施例的中心控制卫星每分配一网络通信识别码至一颗客户端卫星，中心控制卫星获取对应的客户端卫星的设备配置数据。中心控制卫星的中心服务器可以在给某个客户端卫星分配好网络通信识别码之后，立即索取其设备配置数据，也可在给所有的客户端卫星分配号网络通信识别码之后，再分别索取设备配置数据。本实施例的每分配一个网络通信识别码，就获取一个设备配置数据，可达到多卫星快速组合的技术效果，避免了在分配完网络通信识别码后等待其他卫星的分配。本实施例在a3的步骤之后，还包括：a4：中心服务器监控中心控制卫星的运行状态：若中心服务器上电或者复位时，中心服务器重新执行a1-a3的步骤，以实现中心控制卫星重新对客户端卫星的识别和控制。本实施在a4的步骤之后，还包括：a5：分服务器监控客户端卫星的运行状态：若一颗或多颗客户端卫星的分服务器上电或者复位时，中心控制卫星重新执行a1-a3的步骤，以实现客户端卫星重新接入中心控制卫星的总线网络。本实施例的多层总线网路的扩展控制方法：通过对中心控制卫星和客户端卫星的运行状态监测，解决了已经在轨组合的卫星断连异常情况的出现，达到了稳定在轨组合的技术效果。优选地，当多卫星在轨组合中的一颗或多颗卫星出现异常，导致多卫星之间在轨组合断连时，需要重新和其他卫星在轨组合时，可通过本实施例的多层总线网络的扩展控制方法，实现卫星之间的重新在轨组合。优选地，监控中心控制多卫星之间的在轨组合状态，可设置在各个卫星上的总线网络服务器上，单独监控各自卫星的运行状态，也可通过中心控制卫星的中心服务器通过卫星之间通信对其下的客户端卫星的运行状态进行监控，还可以通过客户端卫星的分服务器用过卫星之间通信对其接入的总线网络中的卫星进行监控运行状态，还可以通过卫星上的星载电子设备对卫星间的在轨组合状态进行监控。参看图5，对中心控制卫星的中心服务器上电/复位时，重新在轨组合的过程作如下介绍：中心服务器上电或复位时初始化can控制器，中心服务器发送设备识别广播帧至客户端卫星，获取客户端卫星的设备识别码(oid)，并进行保存设备识别码(oid)并分配网络通信识别码(nid)，同时建立并维护设备识别码和网络通信识别码的映射关系，然后发送网络通信识别码给客户端卫星；待一段时间内不再接收到设备识别码，中心服务器发送电子数据表格命令，电子数据表格命令为本实施例中的设备配置数据请求命令，电子数据表格为本实施例中的设备配置数据，中心服务器接收并存储客户端卫星的电子数据表格，并根据电子数据表格，对在中心服务器中的客户端卫星的配置信息进行创建或更新，以实现中心控制卫星重新对客户端卫星的识别和控制。可选地，不同类型或者不兼容的总线网络的卫星进行在轨组合时，可通过转换接口转换成相同类型或者兼容的总线网络，再进行在轨组合，其在轨组合也可通过本实施的方法实现。可选地，在本实施例中将中心控制卫星替换成星载计算机，将客户端卫星替换成星载电子设备，该方法即可实现星载电子设备接入总线网络的自动识别和控制。实施例3参看图2，本实施例提供一种多层总线网路的扩展控制方法，用于多卫星在轨组合，包括以下步骤：b1：一颗或者多颗客户端卫星的分服务器接收中心控制卫星的中心服务器的设备广播命令，并根据设备广播命令发送客户端卫星的设备识别码，设备识别码用于中心控制卫星对客户端卫星进行识别；b2：分服务器接收中心控制卫星分配的网络通信识别码，网络通信识别码用于中心控制卫星与客户端卫星之间的通信；b3：客户端卫星接收中心服务器的设备配置数据请求命令，并根据设备配置数据请求命令，发送客户端卫星的设备配置数据，设备配置数据用于实现中心控制卫星对客户端卫星的控制；其中，中心控制卫星为客户端卫星的在轨组合的对象，通过b1-b3的步骤，实现一颗或者多颗客户端卫星接入中心控制卫星的总线网络。实施例4参看图3，本实施例提供一种多层总线网路的扩展控制方法，用于多卫星在轨组合，包括以下步骤：c1：中心控制卫星的中心服务器发送设备广播命令；c2：一颗或者多颗客户端卫星的分服务器接收设备广播命令，并根据设备广播命令发送客户端卫星的设备识别码；c3：中心服务器接收设备识别码，并根据设备识别码，向客户端卫星的分服务器分配网络通信识别码；c4：分服务器接收网络通信识别码，网络通信识别码用于中心控制卫星与客户端卫星之间的通信；c5：中心服务器发送设备配置数据请求命令；c6：客户端卫星接收设备配置数据请求命令，并根据设备配置数据请求命令，发送客户端卫星的设备配置数据；c7：中心服务器接收设备配置数据，并根据设备配置数据，配置客户端卫星在中心服务器中的配置信息，用于完成中心控制卫星对客户端卫星的控制；其中，中心控制卫星为客户端卫星的在轨组合的对象，通过c1-c7的步骤，实现一颗或者多颗客户端卫星接入中心控制卫星的总线网络。上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。当前第1页12