[发明专利]一种基于AOS标准的卫星数据系统仿真平台

摘要

一种基于AOS标准的卫星数据系统仿真平台，它由数据库、数据系统仿真软件和外部数据注入与接收环境3部分组成。外部数据注入与接收环境的输出通过以太网连接到数据系统仿真软件，该仿真软件输出的SQL查询语句连接到数据库，数据库将查询结果返回给数据系统仿真软件，该仿真软件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。其中，数据系统仿真软件又由遥控指令注入模块、仿真初始化及参数配置模块、数据管理模块和仿真状态显示模块4个子模块组成。遥控指令注入模块和仿真初始化及参数配置模块的输出均连接到数据管理模块，数据管理模块的输出连接到仿真状态显示模块。本发明能够实时模拟卫星遥控指令的处理过程及对参数和运行状态的影响，实现二级调度的遥测下传策略，并实现星上数据管理功能。

主权项

一种基于AOS标准的卫星数据系统仿真平台，其特征在于：它包含3部分：一、数据库(10)，存储PK参数名称及位置，存储遥控指令对应的遥测参数变化；二、数据系统仿真软件(20)，完成基于AOS标准的卫星数据管理系统的仿真功能；三、外部数据注入与接收环境(40)，提供注入给数据系统仿真软件20的数据，并接收其输出的遥测及转发数据；它们之间的相互连接关系是：外部数据注入与接收环境(40)的输出通过以太网(30)连接到数据系统仿真软件(20)，数据系统仿真软件(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软件(20)，数据系统仿真软件(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(40)。所述的数据库(10)，采用Microsoft SQL Server2000实现；数据系统仿真软件(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软件(20)，与外部数据注入与接收环境(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；该数据系统仿真软件(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PK参数值的接口，在列表框中显示由用户选择的某个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”即可完成修改，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，一条间接指令可以包含多条数管指令，一条数管指令也可以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，但可以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；数管指令按功能又可分为遥测相关指令、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；与其相关的数管指令有：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PK调度和VC调度，可以通过遥控指令使能或禁止某个PK、VC，或改变某个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、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(40)显示和处理；该遥测下传模块(52)由VisualC++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(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。