[发明专利]一种基于AOS标准的卫星数据系统仿真平台

权利要求书

1.一种基于高级在轨系统AOS标准的卫星数据系统仿真平台系统，其特征在于： 它包含3部分：一、数据库(10)，存储源包PK参数名称及位置，存储遥控指令对应的 遥测参数变化；二、数据系统仿真模块(20)，完成基于高级在轨系统AOS标准的卫星 数据系统的仿真功能；三、外部数据注入与接收环境模块(40)，提供注入给数据系统 仿真模块(20)的数据，并接收其输出的遥测数据及转发数据；它们之间的相互连接 关系是：外部数据注入与接收环境模块(40)的输出通过以太网(30)连接到数据系统仿 真模块(20)，数据系统仿真模块(20)输出的SQL查询语句连接到数据库(10)，数据库 (10)将查询结果返回给数据系统仿真模块(20)，数据系统仿真模块(20)输出的遥测数 据及转发数据连接到外部数据注入与接收环境模块(40)；

所述的数据库(10)，采用Microsoft SQL Server2000实现；数据系统仿真模块 (20)通过Visual C++6.0环境下的SQL语句对数据库进行访问；

所述的数据系统仿真模块(20)，与外部数据注入与接收环境模块(40)之间通过 以太网(30)进行数据交互，所用的网络协议为UDP点对点和UDP组播；

该数据系统仿真模块(20)由遥控指令注入模块(11)、仿真初始化及参数配置模 块(21)、数据管理模块(31)和仿真状态显示模块(41)四部分组成；其中，遥控指令注 入模块(11)、仿真初始化及参数配置模块(21)、仿真状态显示模块(41)为外围部分， 是用户操作仿真软件的接口；数据管理模块(31)为核心部分，完成数据系统仿真功能； 这4部分之间的相互连接关系是：遥控指令注入模块(11)和仿真初始化及参数配置模 块(21)的输出均连接到数据管理模块(31)，数据管理模块(31)的输出连接到仿真状态 显示模块(41)；

该遥控指令注入模块(11)将用户从本机以指令代号形式注入的遥控指令传给上 行数据预处理模块(12)，实现在没有外部指令注入的情况下仍能够完成仿真功能；

该仿真初始化及参数配置模块(21)将用户通过二进制文件、配置文件指定的初 始参数值传给相关模块进行初始化，并启动仿真；二进制文件为各源包PK参数的初值； 配置文件内容有两种，一种为参数配置，另一种为遥控指令码表，存储15字节比对码 及对应的指令号；

该仿真状态显示模块(41)实现两个功能：实时参数显示和参数修改；实时参数 显示功能接收遥测下传模块(52)的数据，显示当前下传的遥测帧源码，并将能够反映 仿真过程状态的重要参数翻译成物理意义后显示；接收遥控指令处理模块(22)的数据， 显示遥控指令的接收时间、指令号及处理情况；参数修改功能提供给用户在仿真过程 中修改源包PK参数值的接口，在列表框中显示由用户选择的某个源包PK所有参数的 参数名称和当前值，单击某个参数名，在“修改值”一栏中输入新的值，点“确定” 即完成修改，此后该参数以修改后的值进行下传；

所述仿真状态显示模块(41)由Visual C++6.0软件编程平台支撑，主要用到列 表控件和编辑框控件来实现数据的显示；

该数据管理模块(31)包括5个子模块：上行数据预处理模块(12)、遥控指令处 理模块(22)、仿真过程控制模块(32)、遥测数据维护模块(42)和遥测下传模块(52)； 它们之间的相互连接关系是：上行数据预处理模块(12)的输出连接到遥控指令处理模 块(22)，遥控指令处理模块(22)的输出连接到仿真过程控制模块(32)，仿真过程控制 模块(32)的输出连接到遥测数据维护模块(42)，遥测数据维护模块(42)的输出连接到 遥测下传模块(52)；

该上行数据预处理模块(12)对所有上行数据进行分类、处理；上行数据有五种： 遥控指令帧、执行脉冲宽度、网络时间秒中断、起飞时间和轨道根数；

该遥控指令处理模块(22)对上行数据预处理模块(12)输出的遥控指令帧和执行 脉冲宽度进行处理，完成对指令的验证、译码和执行；遥控指令分为直接指令和间接 指令两种，直接指令与传统的测控数据体制下的指令类似，有完整的发令周期，即遥 控指令帧执行脉冲宽度，来实现星地大回路比对；而间接指令是包含针对高级在轨系 统AOS数据管理功能的数管指令的指令包，根据数管指令的长度，一条间接指令包含 多条数管指令，一条数管指令也分包为多条间接指令；间接指令只有遥控指令帧，没 有执行脉冲宽度，但通过设置指令导头中大回路比对标志位，来使能大回路比对源包 PK的下传，地面比对正确后，再发送间接指令中的执行指令进行执行；

该仿真过程控制模块(32)接收遥控指令处理模块(22)输出的指令执行结果，对 部分指令进行进一步处理，它包含5个子模块：间接指令处理模块(13)、时标指令处 理模块(23)、延时遥测处理模块(33)、时间管理模块(43)和运行模式维护模块(53)； 它们之间的相互连接关系是：间接指令处理模块(13)的输出连接到时标指令处理模块 (23)、延时遥测处理模块(33)、时间管理模块(43)，根据不同的输出选择相应的后续 处理模块，运行模式维护模块(53)的输入由遥控指令处理模块(22)提供；

该间接指令处理模块(13)处理遥控指令中的间接指令，提取其中的数管指令， 进行拼接、分类、校验，由Visual C++6.0软件编程平台支撑；数管指令按功能又分 为遥测相关指令、内务管理指令、指令管理指令；按照指令处理准则进行处理，输出 给时标指令处理模块(23)、延时遥测处理模块(33)、时间管理模块(43)，并由遥测数 据维护模块(22)根据当前状态决定以何种策略进行遥测数据组帧；

该时标指令处理模块(23)处理间接离散时标指令和软件时标指令，由Visual C++ 6.0软件编程平台支撑，配合C++定时器类和列表数据结构实现；当卫星时间到达时标 指令应执行的时刻，则执行相应指令；若为间接离散时标指令，则直接执行；若为软 件时标指令，则根据指令内容判断当前卫星应出境还是入境，并相应地通知延时遥测 处理模块(33)进行延时遥测数据的存储或下传；

该延时遥测处理模块(33)管理卫星在境外进行延时遥测数据的存储，及在境内 下传最近一次存储的延时遥测数据，除软件时标指令外，实时延时遥测存储/下传指令 也会更改其状态；该模块由Visual C++6.0软件编程平台支撑，配合C++文件操作类 实现；

该时间管理模块(43)对卫星时间进行管理和维护；该模块由Visual C++6.0软 件编程平台支撑，配合C++系统时间管理类实现；与该模块相关的数管指令有：授时 指令，将卫星时间更改为指定的时间；集中校时，根据指令内容中的时差来拨快或拨 慢当前卫星时间；均匀校时，根据指令内容中的时差，每隔指定的时间间隔拨快或拨 慢卫星时间；

该运行模式维护模块(53)管理卫星的工作模式之间的切换，该模块由Visual C++ 6.0软件编程平台支撑；工作模式包括：飞行模式、在轨维护模式和应急模式；飞行 模式和在轨维护模式属于正常模式，采用高级在轨系统AOS标准，但在轨维护模式只 具备简单的测控功能；应急模式采用传统PCM帧格式进行遥测下传，当遥测数据流异 常或中断时，切换到应急模式下进行故障分析；

该遥测数据维护模块(42)根据高级在轨系统AOS二级调度策略进行遥测组帧， 最终生成在物理信道上传输的128字节遥测数据，输出给遥测下传模块(52)；二级调 度策略即源包PK调度和虚拟信道VC调度，通过遥控指令使能或禁止某个源包PK、虚 拟信道VC，或改变某个虚拟信道VC的下传比例，或改变卫星工作模式，来动态调整 下传策略，达到参数下传周期的可调及可控；

该遥测下传模块(52)将遥测数据维护模块(42)输出的128字节遥测数据通过网 络接口传给外部数据注入与接收环境模块(40)显示和处理；该遥测下传模块(52)由 Visual C++6.0软件编程平台支撑，使用UDP协议发送遥测数据；

所述的外部数据注入与接收环境模块(40)，实现用户远程控制的功能；它由外 部数据注入(51)、遥测数据接收(61)和转发数据接收(71)这3部分组成，它们为3个 独立的功能，之间没有连接关系；

该外部数据注入(51)完成上行数据注入功能，通过以太网(30)输出给上行数据 预处理模块(12)；

该遥测数据接收(61)负责接收遥测下传模块(52)输出的实时遥测帧数据；

该转发数据接收(71)负责接收上行数据预处理模块(12)及遥控指令处理模块(22) 输出的转发数据。