一种航天测控综合节点柔性重构系统及其层级架构的制作方法

本发明属于无线测控与通信，应用于航天测控过程中，具体为一种航天测控综合节点柔性重构系统及其层级架构。

背景技术：

1、卫星技术创新与冒险精神的迅速发展，与地面系统“孤岛式”发展形成了鲜明对比；传统硬件密集型地面系统将成为动态、软件定义端点之间的静态瓶颈。迅速发展的太空空间带来了多样化的星座、轨道、频率和波形，预计未来10年将有多达5万颗通信卫星发射入轨，类型包括：低地球轨道(leo)星座，如“星链”，中地球轨道(meo)星座和地球同步轨道(geo)卫星。

2、不断发展的太空空间要求卫星测控地面终端创建出灵活且适应性强的网络，使其能基于无数不同波形、轨道和星座运行，同时维持服务质量和运行可持续性。

3、目前，基于云平台基础设施技术开展的地面即服务的地面站研究，通过智能化的云计算平台，卫星数据分发可通过企业或用户定制相应服务的形式完成，面向不同类型开发者提供了广泛的服务能力；采用更靠近用户的云基础设置，使得卫星数据能更快地处理与分析，提高整个业务流程效率。

4、但是，现有商业测控企业大多规模较小，无法应对卫星测控站网迅速发展的需求，因此需要研究出航天测控综合节点柔性重构的技术，来形成安全可靠、响应迅速、灵活重构、运行高效和服务广泛的测控体系；如何统筹开展通用化、集约化、智能化基础设施的建设，以增强地面系统任务适应性和可靠性，并提升高密度、多样化任务的支撑能力，就成为了本领域技术人员的核心研究要点。

技术实现思路

1、基于背景技术中的现状，本发明针对现有测控节点重构技术的问题，提出了新的航天测控综合节点柔性重构系统，同时提出了该系统的层级架构；本发明可以实现对测控节点的快速动态重构，由此提升了测控链路的灵活性、敏捷性和适应性。

2、本发明采用了以下技术方案来实现目的：

3、一种航天测控综合节点柔性重构系统，所述系统包括依次相连的监控演示单元、中心处理单元和柔性边缘单元；所述监控演示单元用于接收所述中心处理单元反馈的业务状态信息，并进行动态呈现；所述中心处理单元用于向所述柔性边缘单元下发管控任务与重构信息，同时接收反馈数据，进行资源管控与效能评估；所述柔性边缘单元包括多个边缘节点模块，每个所述边缘节点模块在管控任务与重构信息的作用下，执行业务功能重构并反馈重构执行情况，优化匹配节点资源与业务需求。

4、具体的，所述监控演示单元部署于业务处理计算机中，监控演示单元包括业务处理模块和业务演示模块；所述业务处理模块用于接收所述中心处理单元发送的节点状态数据、资源使用情况数据和效能评估统计状态数据，通过对数据的整理归纳，生成业务状态信息，发送至业务演示模块；所述业务演示模块对业务状态信息进行动态呈现，展示航天测控业务的当前状态。

5、具体的，所述中心处理单元部署于服务器端，中心处理单元包括中心管控模块、节点资源管控模块和效能评估模块；中心管控模块用于向所述柔性边缘单元下发管控任务与重构信息，并将边缘节点资源信息及重构状态反馈至节点资源管控模块，同时将边缘节点数据信息反馈至效能评估模块。

6、具体的，所述节点资源管控模块依据接收到的边缘节点资源信息及重构状态，结合效能评估模块得出的效能评估结果，通过运算分析方式完成资源管控过程；所述效能评估模块依据目标业务需求、硬件环境和系统配置能力，通过采集所述柔性边缘单元中每个所述边缘节点模块的运行参数和业务状态，基于预先建立的机器学习模型，综合评估系统的工作效能，得出效能评估结果。

7、具体的，所述监控演示单元、所述中心处理单元和所述柔性边缘单元共同形成动态控制环路，对每个所述边缘节点模块进行参数控制、运行监视与运行维护，动态使用节点形式与配置变化；每个所述边缘节点模块执行业务功能重构并反馈重构执行情况，适配至具有多类型目标的不同层级业务需求中，完成节点资源与业务需求的优化匹配。

8、本发明同时提供一种航天测控综合节点柔性重构系统的层级架构，所述层级架构以所述系统及应用于所述系统中的业务软件为软硬件基础；所述层级架构包括客户端层、应用层、代理层、服务层和基础框架层；其中，应用层用于处理用户请求，调用代理层实现航天测控综合节点柔性重构业务的流程；代理层用于业务转发、系统安全与负载均衡过程，其将应用层提交的用户请求转发为后端服务，后端服务驱动柔性边缘单元中的多个边缘节点模块完成业务功能，代理层随后将后端服务返回的数据传回应用层。

9、综上所述，由于采用了本技术方案，本发明的有益效果如下：

10、针对现有测控节点自适应能力弱的问题，本发明通过新提出的系统及对应层级架构，实现了资源管控与效能评估功能，驱动可重构综合节点进行功能重构和能力扩展，满足了测控、数传和感知等业务能力需求。

11、本发明的系统解决了软件的业务描述以及与操作系统、软件基础构架平台之间的交互管理问题，构建出了层次化、结构化、整体化的软件基础架构，有效地提高了系统的安全性、可靠性、可维护性和可扩展性等重要性能。

技术特征：

1.一种航天测控综合节点柔性重构系统，其特征在于：所述系统包括依次相连的监控演示单元、中心处理单元和柔性边缘单元；所述监控演示单元用于接收所述中心处理单元反馈的业务状态信息，并进行动态呈现；所述中心处理单元用于向所述柔性边缘单元下发管控任务与重构信息，同时接收反馈数据，进行资源管控与效能评估；所述柔性边缘单元包括多个边缘节点模块，每个所述边缘节点模块在管控任务与重构信息的作用下，执行业务功能重构并反馈重构执行情况，优化匹配节点资源与业务需求。

2.根据权利要求1所述的一种航天测控综合节点柔性重构系统，其特征在于：所述监控演示单元部署于业务处理计算机中，监控演示单元包括业务处理模块和业务演示模块；所述业务处理模块用于接收所述中心处理单元发送的节点状态数据、资源使用情况数据和效能评估统计状态数据，通过对数据的整理归纳，生成业务状态信息，发送至业务演示模块；所述业务演示模块对业务状态信息进行动态呈现，展示航天测控业务的当前状态。

3.根据权利要求1所述的一种航天测控综合节点柔性重构系统，其特征在于：所述中心处理单元部署于服务器端，中心处理单元包括中心管控模块、节点资源管控模块和效能评估模块；中心管控模块用于向所述柔性边缘单元下发管控任务与重构信息，并将边缘节点资源信息及重构状态反馈至节点资源管控模块，同时将边缘节点数据信息反馈至效能评估模块。

4.根据权利要求3所述的一种航天测控综合节点柔性重构系统，其特征在于：所述节点资源管控模块依据接收到的边缘节点资源信息及重构状态，结合效能评估模块得出的效能评估结果，通过运算分析方式完成资源管控过程；所述效能评估模块依据目标业务需求、硬件环境和系统配置能力，通过采集所述柔性边缘单元中每个所述边缘节点模块的运行参数和业务状态，基于预先建立的机器学习模型，综合评估系统的工作效能，得出效能评估结果。

5.根据权利要求1所述的一种航天测控综合节点柔性重构系统，其特征在于：所述监控演示单元、所述中心处理单元和所述柔性边缘单元共同形成动态控制环路，对每个所述边缘节点模块进行参数控制、运行监视与运行维护，动态使用节点形式与配置变化；每个所述边缘节点模块执行业务功能重构并反馈重构执行情况，适配至具有多类型目标的不同层级业务需求中，完成节点资源与业务需求的优化匹配。

6.一种航天测控综合节点柔性重构系统的层级架构，其特征在于：所述层级架构以权利要求1至5任一项所述的系统及应用于所述系统中的业务软件为软硬件基础；所述层级架构包括客户端层、应用层、代理层、服务层和基础框架层；其中，应用层用于处理用户请求，调用代理层实现航天测控综合节点柔性重构业务的流程；代理层用于业务转发、系统安全与负载均衡过程，其将应用层提交的用户请求转发为后端服务，后端服务驱动柔性边缘单元中的多个边缘节点模块完成业务功能，代理层随后将后端服务返回的数据传回应用层。

7.根据权利要求6所述的一种航天测控综合节点柔性重构系统的层级架构，其特征在于：所述客户端层包括业务处理计算机和大屏显示器，客户端层用于用户交互及业务状态信息的动态呈现，同时向所述应用层发出用户请求，显示业务处理结果。

8.根据权利要求6所述的一种航天测控综合节点柔性重构系统的层级架构，其特征在于：所述应用层包括逻辑处理应用和监控演示应用，应用层用于处理来自客户端层的用户请求，并解释业务逻辑，随后向所述代理层发起请求，通过对代理层的调用来完成业务流程；逻辑处理应用实现业务软件的业务逻辑处理过程，通过对应接口完成对数据的操作；监控演示应用采用vue3.0框架，用于监控演示过程的应用支持。

9.根据权利要求8所述的一种航天测控综合节点柔性重构系统的层级架构，其特征在于：所述服务层包括展示服务、系统服务和外部数据对接服务；外部数据对接服务用于获取设备运行参数、资源使用情况、网络节点状态和效能评估结果；系统服务用于连接所述基础框架层与所述代理层，维护系统运行；展示服务用于支持监控演示应用的执行；

10.根据权利要求6所述的一种航天测控综合节点柔性重构系统的层级架构，其特征在于：所述层级架构还包括数据库层和外部系统数据层；数据库层用于存储、删除和更改系统中产生的业务数据和系统数据；外部系统数据层用于获取设备运行参数、资源使用情况、网络节点状态和效能评估结果，并将获取到的所有数据提供给所述服务层。

技术总结
本发明提供一种航天测控综合节点柔性重构系统及其层级架构，属于无线测控与通信技术领域；系统包括依次相连的监控演示单元、中心处理单元和柔性边缘单元；所述监控演示单元用于接收所述中心处理单元反馈的业务状态信息，并进行动态呈现；所述中心处理单元用于向所述柔性边缘单元下发管控任务与重构信息，同时接收反馈数据，进行资源管控与效能评估；所述柔性边缘单元包括多个边缘节点模块，每个所述边缘节点模块在管控任务与重构信息的作用下，执行业务功能重构并反馈重构执行情况，优化匹配节点资源与业务需求；本发明可以实现对航天测控综合节点的快速动态重构，由此提升了测控链路的灵活性、敏捷性和适应性。

技术研发人员：王驰,马松,魏迪
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第十研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4