一种可配置的卫星部件通信通用模型设计方法与流程

1.本发明属于卫星姿态轨道控制技术领域，尤其涉及一种可配置的卫星部件通信通用模型设计方法。


背景技术：

2.新一代卫星控制系统平台内大部分单机均采用1553b总线与控制系统中心计算机进行交换，中心计算机需要对各个单机进行信息采集和指令输出，由于单机种类繁多、协议不同，导致通信的消息信息涉及种类数十种，采集信息数量多达数百个。大量零散的通信信息需要一个统一的通信架构进行，同时通信的高效可靠性设计也是迫切需要解决的问题。
3.按照卫星传统通信设计方法，每个通信的消息格式在具体通信前设定，且通信时需要判断卫星部件加断电状态、当班状态等通信条件，这种传统的设计方法存在如下缺点：
4.1)卫星通信时对通信内容和通信格式进行组帧，卫星通信协议的变化往往带来软件代码和结构的调整，软件可维护性和扩展性差。
5.2)卫星通信时需要判断通信条件，通信条件设置分散，星上多处进行设置，容易漏判和误判，通讯可靠性不高。


技术实现要素：

6.本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种可配置的卫星部件通信通用模型设计方法，优化了星上通信流程，简化了卫星软件操作，并大大提高了卫星通信的可靠性，可在使用1553b总线进行多个部件或系统通信的新型卫星平台上使用。
7.为了解决上述技术问题，本发明公开了一种可配置的卫星部件通信通用模型设计方法，包括：
8.步骤1，将卫星部件通信通用模型的输入抽象分解为四类信息：rt地址、消息类型、消息使能状态，以及消息的传输方式与传输通道；
9.步骤2，分别为四类信息分配相应的配置参数：第一配置参数、第二配置参数、第三配置参数和第四配置参数；
10.步骤3，根据第一配置参数、第二配置参数、第三配置参数和第四配置参数，建立消息可配置注册表；
11.步骤4，根据卫星部件类型，建立消息可配置注册表对应的索引表；
12.步骤5，基于步骤1～4的结果，构建得到卫星部件通信通用模型。
13.在上述可配置的卫星部件通信通用模型设计方法中，第一配置参数，包括：
14.起始地址：同类型卫星部件的首个卫星部件rt地址；
15.后续地址：同类型卫星部件的后续m个卫星部件rt地址。
16.在上述可配置的卫星部件通信通用模型设计方法中，第二配置参数，包括：不同消息类型的卫星部件id、子地址、收发状态和通信数据长度。
17.在上述可配置的卫星部件通信通用模型设计方法中，消息类型，包括：单消息通信
类、多消息通信类和附属编码类。
18.在上述可配置的卫星部件通信通用模型设计方法中，第三配置参数，包括：各消息对应的电源状态、采集变量和当班等待。
19.在上述可配置的卫星部件通信通用模型设计方法中，第四配置参数，包括：各消息对应的消息模式和消息通道。
20.在上述可配置的卫星部件通信通用模型设计方法中，根据第一配置参数、第二配置参数、第三配置参数和第四配置参数，建立消息可配置注册表，包括：
21.获取卫星与卫星部件的1553b总线通信消息样本；
22.按照第一配置参数、第二配置参数、第三配置参数和第四配置参数，对1553b总线通信消息样本进行封装，完成对1553b总线通信消息样本的预处理；
23.在完成对1553b总线通信消息样本的预处理之后，建立消息可配置注册表。
24.在上述可配置的卫星部件通信通用模型设计方法中，按照第一配置参数、第二配置参数、第三配置参数和第四配置参数，对1553b总线通信消息样本进行封装，完成对1553b总线通信消息样本的预处理，包括：
25.根据第一配置参数所指示的格式，配置当前卫星部件的rt地址；
26.根据第二配置参数，配置当前卫星部件的消息类型，确定当前卫星部件的通信内容和通信格式；
27.根据第三配置参数，配置消息的使能状态；
28.根据第四配置参数，配置消息的传输方式和传输通道。
29.在上述可配置的卫星部件通信通用模型设计方法中，索引表，包括：一级索引表和二级索引表；
30.一级索引表，用于快速访问消息可配置注册表中的某个卫星部件的首个通信消息；
31.二级索引表，用于快速访问到消息可配置注册表中的特定消息。
32.在上述可配置的卫星部件通信通用模型设计方法中，根据卫星部件类型，建立消息可配置注册表对应的索引表，包括：
33.根据卫星部件类型，建立与消息可配置注册表相匹配的一级索引表；
34.根据预先定义的卫星部件内的消息序号，建立二级索引表。
35.本发明具有以下优点：
36.(1)本发明公开了一种可配置的卫星部件通信通用模型设计方法，该卫星部件通信通用模型优化了星上通信流程，简化了卫星软件操作，并大大提高了卫星通信的可靠性，模型中的消息可配置注册表通过各种静态配置参数表实现了卫星面向总线类通信的通用化和配置化，通过消息可配置注册表余量设计为通信信息的动态插入，通过二级索引表实现了消息注册表的高效访问，通过通信条件的集中配置化解决了通信条件分散设置的通信可靠性低的问题。
37.(2)本发明公开了一种可配置的卫星部件通信通用模型设计方法，在基于总线通信的卫星通信设计领域具有普适性，并可对协议、通信条件等进行配置，具有较好的扩展性，已在多个在研的高低轨遥感、通信类卫星获得大量应用。
附图说明
38.图1是本发明实施例中一种可配置的卫星部件通信通用模型设计方法的步骤流程图；
39.图2是本发明实施例中一种可配置的卫星部件通信通用模型的结构示意图。
具体实施方式
40.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明公开的实施方式作进一步详细描述。
41.如图1，在本实施例中，该可配置的卫星部件通信通用模型设计方法，包括：
42.步骤1，将卫星部件通信通用模型的输入抽象分解为四类信息：rt地址、消息类型、消息使能状态，以及消息的传输方式与传输通道。
43.在本实施例中，卫星部件通信的消息信息通常包含通信地址、通信数据内容及长度信息、消息是否有效、消息传输方向及通道等信息，其中通信数据内容及长度等信息为消息样本数据信息，通信地址、传输方向及通道等为样本传输性质，而消息是否有效为消息组帧属性。在本实施例在建立卫星部件通信通用模型时，将模型的输入抽象分解为四类信息：rt地址、消息类型、消息使能状态，以及消息的传输方式与传输通道。
44.步骤2，分别为四类信息分配相应的配置参数：第一配置参数、第二配置参数、第三配置参数和第四配置参数。
45.在本实施例中，第一配置参数、第二配置参数、第三配置参数和第四配置参数分别对应于rt地址、消息类型、消息使能状态，以及消息的传输方式与传输通道。
46.如下表1所示，第一配置参数包括但不限于：起始地址：同类型卫星部件的首个卫星部件rt地址；后续地址：同类型卫星部件的后续m个卫星部件rt地址。
[0047][0048]
表1，第一配置参数示意表
[0049]
如下表2所示，第二配置参数包括但不限于：不同消息类型的卫星部件id、子地址、收发状态和通信数据长度。其中，消息类型包括但不仅限于：单消息通信类、多消息通信类和附属编码类。
[0050][0051]
表2，第二配置参数示意表
[0052]
如下表3所示，第三配置参数包括但不限于：各消息对应的电源状态、采集变量和当班等待。
[0053][0054]
表3，第三配置参数示意表
[0055]
如下表4所示，第四配置参数包括但不限于：各消息对应的消息模式和消息通道。
[0056][0057]
表4，第四配置参数示意表
[0058]
步骤3，根据第一配置参数、第二配置参数、第三配置参数和第四配置参数，建立消息可配置注册表。
[0059]
在本实施例中，先获取卫星与卫星部件的1553b总线通信消息样本；然后，对获取的卫星与卫星部件的1553b总线通信消息样本进行预处理，即，按照第一配置参数、第二配置参数、第三配置参数和第四配置参数，对1553b总线通信消息样本进行封装，完成对1553b总线通信消息样本的预处理；最后，在完成对1553b总线通信消息样本的预处理之后，建立消息可配置注册表，一旦消息可配置注册表建立以后，星上软件可根据需要访问或修改消息可配置注册表。
[0060]
进一步的，对1553b总线通信消息样本的预处理具体可以包括如下步骤：
[0061]
(31)根据第一配置参数所指示的格式，配置当前卫星部件的rt地址。
[0062]
第一配置参数可视为：卫星部件通信的物理地址配置规则参数表，对该消息来说，
卫星部件通信的物理地址就是卫星部件的rt地址。如上表1所示，第一配置参数对应配置的卫星部件的rt地址包括了起始地址和后续地址，对于数量仅有1个的同类型卫星部件，仅需定义起始地址，如ordrt；对于数量多于1个的同类型卫星部件，除定义起始地址外，还要定义后续地址，对于后续地址一般定义为起始地址的连续累加，如：(ordrt+(i))，其中，ordrt为常数，i为常数从1开始累加。
[0063]
(32)根据第二配置参数，配置当前卫星部件的消息类型，确定当前卫星部件的通信内容和通信格式。
[0064]
第二配置参数可视为：卫星部件通信消息格式封装子模型，如上表2所示，该子模型将当前卫星部件的消息类型分为三类，同时将各消息类型的通信内容分为卫星部件id、子地址、收发状态和通信数据长度4个可配置子参数，该4个可配置子参数各占用1个字节，参数格式如下表5所示：
[0065]
最高字节次高字节次低字节最低字节部件id子地址收发状态通信数据长度
[0066]
表5，可配置子参数格式示意表
[0067]
如前所述，根据卫星通信消息的特点，将卫星部件通信的所有消息种类分为三大类：
[0068]
类型1：单消息通信类，卫星部件id从0x1开始定义，16进制数制表示；
[0069]
类型2：多消息通信类，卫星部件id从0xf1开始定义，16进制数制表示；
[0070]
类型3：附属编码类，该类消息为类型1或2的附属消息，用于通信同步或勤务指令，卫星部件id从0xe1开始定义，16进制数制表示，该附属消息的生成原则为使用2个字节共16位信息进行编码，如下表6所示：
[0071]
最高3bit次高5bit次低3bit最低5bitis_transsubadris_transsubaddr
[0072]
表6，附属消息编码示意表
[0073]
其中，is_trans为3bit信息，定义通信的收发状态，接收为0，发送为1；subadr为5bit信息，定义部件通信的子地址(或逻辑地址)，范围0～31。
[0074]
(33)根据第三配置参数，配置消息的使能状态。
[0075]
卫星与卫星部件通信的消息是否使能一般取决于两类方式，即卫星部件是否加电的电源状态采集或根据卫星是否对该卫星部件发送过加断电指令。如上表3所示，第三配置参数将根据电源状态采集设置使能定义了为0xaa，将监视部件加断电指令状态定义为0xbb，当软件监视到电源状态或加断电指令状态后，可根据设置的当班等待周期(t秒)后自动将消息使能。
[0076]
(34)根据第四配置参数，配置消息的传输方式和传输通道。
[0077]
如上表4所示，消息序号为顺序定义，本卫星部件通信通用模型中的消息模式包括如表4所示的5种模式，即，0：代表卫星计算机到卫星部件(bc-》rt)，1：代表卫星部件到卫星计算机(rt-》bc)，2：代表卫星部件到卫星部件(rt-》rt)，3：代表卫星计算机广播(广播)，4：代表方式代码消息。消息传输通道定义两类，即，0：代表主份通道(a总线)，1：代表备份通道(b总线)。
[0078]
至此，完成对1553b总线通信消息样本进行封装，即完成对1553b总线通信消息样
本的预处理，而后，建立消息可配置注册表，其中，为方便新增消息到消息可配置注册表，为消息可配置注册表设计20％的余量，动态产生的新增消息插入到消息可配置注册表尾部(20％的余量)。
[0079]
步骤4，根据部件类型，建立消息可配置注册表对应的索引表。
[0080]
在本实施例中，索引表具体可以包括：一级索引表和二级索引表。其中，一级索引表，用于快速访问消息可配置注册表中的某个卫星部件的首个通信消息；二级索引表，用于快速访问到消息可配置注册表中的特定消息。具体的：首先，根据卫星部件类型，建立与消息可配置注册表相匹配的一级索引表；然后，根据预先定义的卫星部件内的消息序号，建立二级索引表。
[0081]
步骤5，基于步骤1～4的结果，构建得到卫星部件通信通用模型。
[0082]
在本实施例中，该构建得到的卫星部件通信通用模型在使用时，有：
[0083]
(51)卫星软件在涉及卫星部件通讯时，判断是否需要读取消息可配置注册表，若需要读取消息可配置注册表，则使用步骤4建立的一级索引表和二级索引表访问消息可配置注册表，并在访问完成后执行步骤(52)；若不需要访问，则直接执行步骤(52)。
[0084]
(52)卫星软件在需要改变通信状态时，判断是否需要更新消息可配置注册表，若需要更新，则使用(6)步骤4建立的一级索引表和二级索引表更新消息可配置注册表，并在更新完成后执行步骤(53)；若不需要访问，则直接执行步骤(53)。
[0085]
(53)卫星软件在需要增加通信内容时，判断是否需要新增消息到消息可配置注册表，若需要新增，则使用步骤3设计的消息可配置注册表20％的余量，完成消息的新增，并在消息新增完成后结束流程；若不需要新增，则直接结束流程。
[0086]
综上所述，本发明针对新一代卫星控制系统平台涉及的卫星通信部件种类繁多、协议不同带来的通信信息种类和数量繁多而无统一的通信架构问题，提出一种可配置的卫星部件通信通用模型设计方法，基于多级配置参数的通信信息注册表，将通信内容和通信的特征信息统一配置到消息可配置注册表，将卫星通信条件抽象为消息的使能状态，把使能状态统一封装到通信模型接口中，卫星与部件通信时不需要判断部件加电状态、当班状态等通信条件，消息组桢也不需要单独组织，仅需要查询注册表即可。该模型优化了星上通信流程，简化了卫星软件操作，并大大提高了卫星通信的可靠性，模型中的消息可配置注册表通过各种静态配置参数表实现了卫星面向总线类部件通信的通用化和配置化，利用消息可配置注册表余量设计满足了卫星部件通信信息的动态插入，通过二级索引表实现了消息可配置注册表的高效访问，通过通信条件的集中配置化解决了通信条件分散设置的通信可靠性低的问题。
[0087]
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
[0088]
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。